矽和碳首次借助天然酶“聯姻”

国产v亚洲v天堂a據英國《自然》雜誌網站24日報道,美國科學家發現,在壹種天然酶的作用下,當活體大腸桿菌細胞被“餵食”合適的含矽化合物時,其內部可形成碳—矽鍵。這是科學家首次證明有機生物體能讓矽碳結合。除有助新藥研制外,該研究還有助於解答生物進化過程為何對矽視而不見的問題。

研究人員使用的酶源於壹類生活在冰島海底溫泉內的嗜極菌

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生物體讓很多常見的金屬為其所用,如血紅蛋白細胞中含有鐵,葉綠素中含有鎂等。盡管矽是地球上第二豐富的元素,僅次於氧,但矽僅現於生物的無機化合物內,例如單細胞矽藻的氧化矽殼,從未進入有機生命的碳基鏈內,這壹直是個未解之謎。

此前,科學家們已借助人造催化劑,讓矽和碳“聯姻”,但加州理工大學的弗朗西斯·阿諾德想厘清天然酶是否也能充當讓矽碳結合的“紅娘”。

阿諾德團隊發表在24日出版的《科學》雜誌上的論文稱,他們對蛋白質數據庫進行了全面篩查,並從數十種有潛力的酶中挑出了壹個。這種酶源於壹類生活在冰島海底溫泉內的嗜極菌——海洋紅嗜熱鹽菌。他們將其插入大腸桿菌內。果不其然,如果添加合適的含矽化合物,這種酶能催化矽—碳鍵的合成。

不過,在制造矽有機化合物方面,經過遺傳修改的大腸桿菌的效率仍然不是很高,因此,研究團隊讓這種酶的活性區域發生變異,經過數代進化,新的天然酶效果優於人造催化劑。阿諾德表示,接下來他們打算研究將矽整合入生命的好處和成本。

諾貝爾化學獎得主、康奈爾大學的羅德·霍夫曼說:“最新研究將化學方法和定向進化結合在壹起,制造出的酶形成了碳—矽鍵,這壹美妙研究創造了新化學形式。”

以色列理工大學有機化學專家伊紮克·阿佩羅伊格說:“新研究為藥物研發領域開辟了新路徑,有助於發現和研制出新藥。”

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