复杂的分子出现而没有进化或设计

在生物学中，折叠蛋白质负责最先进的功能。这些复杂的蛋白质是科学家进化或设计的结果。现在，由格罗宁根大学系统化学教授Sijbren Otto领导的一个科学家团队发现了一类新的复杂折叠分子，它们从简单的构件中自发地出现。结果于1月16日发表在美国化学学会杂志上。

奥托研究小组研究了简单的结构单元 - 在这种情况下是与氨基酸天冬氨酸相连的核碱基 - 可以形成环。在之前的研究中，Otto已经证明，这种环可以形成可以生长和分裂的堆叠，并显示出一定程度的化学进化。但这一次发生了不同的事情。奥托：'我的博士生之一刘斌注意到，形成了非常大的戒指，15块积木的聚合物。它们非常稳定，因此最终大部分构建块都转变为这些环。

折叠图案

在用X射线晶体学研究环的结构后，团队清楚地知道它们被折叠了。'当环形成堆叠时，分子之间存在相互作用。在这种情况下，相互作用发生在大分子中。环的疏水部分折叠到分子的中心，这也是水中蛋白质发生的情况。然而，折叠图案完全不同。'蛋白质是通过胺键连接的聚合物。在我们的分子中，构建块仅通过二硫键连接。结构的差异导致不同的折叠模式。

这是第一次描述了与蛋白质完全不同的复杂折叠结构(或折叠式)。奥托解释说，尽管经过数十年的研究，我们仍然没有可靠的设计规则可以完全预测蛋白质的折叠。这妨碍了新酶的设计。不同类别的折叠分子可以帮助我们理解分子折叠的基本规则。“此外，我们在论文中描述的分子只是我们发现的第一个。在过去的一年里，我们发现了更多，并将在稍后发布。

原产地的寿命

蛋白质有两种主要的折叠结构：α螺旋和β折叠片。“在蛋白质设计方面，科学家们使用这些主题的变体，比如添加额外的螺旋”，奥托说。“他们倾向于接近大自然提供的东西。” 新的折叠结构产生五叠五个芳环。整个分子具有五重对称性。“然而，我们仍在研究的其他基于硫醇的结构还显示出其他类型的折叠。”

从这种新的折叠分子的发现中得出的一个惊人的结论是，复杂性可以自发地出现。“这对于生命起源研究很有意义：显然，你可以在生物进化开始之前获得这些复杂的分子。” 奥托解释说，新分子的形成实际上是由折叠驱动的。“这很特别。该分子的能量水平非常低。这将平衡从小环的“随机”混合物推向这个特定的非常稳定的15聚体。

理性设计

新的折叠分子将增加我们对分子折叠的理解，这应该刺激合理的分子设计。巯基聚合物是否与催化剂(如天然蛋白质)一样有用尚不清楚。“我们知道它们可以与其他分子结合，但我们仍在试图找出它们是否具有催化特性，如酶。” 折叠对于在酶中创建活性位点非常重要：'您需要非常精确地定位残基以创建活性位点。这不能通过氨基酸之间的直接化学键来实现。它只能通过折叠来实现。

博士生刘斌是JACS论文的第一作者，他在研究中发挥了非常重要的作用，奥托说：他发现了折叠的分子。然后，波兰的Piotr Chmielewski开发了用于X射线衍射研究的晶体，刘已经与他合作完成了他的硕士论文。Chmielewski的实验室也进行了核磁共振研究。同步加速器研究是在意大利与Ennio Zangrando和Nicola Demitri一起完成的，刘从格罗宁根前往波兰，随后带着样品前往意大利。

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