科学家们第一次发现了是什么使细胞的微小蛋白质**机器运转起来,并建立了自己的分子装置。根据《自然》杂志的一篇报道,他们在活细胞内创造了核糖体,核糖体是细胞内蛋白质的工厂,在活细胞内,核糖体的工作方式与天然核糖体一样。这一发现意味着很快就有可能利用这些小机器生产出更复杂的蛋白质,也许有一天可以用于医学。
但是科学家们做了更了不起的事情:他们改变了蛋白质工厂本身的结构。在自然界中,核糖体一分为二,在细胞内分别漂浮,直到产生蛋白质。为了防止实验室**的核糖体与自然产生的核糖体连接——这会杀死细胞——科学家们将核糖体的两半连接在一起。
蛋白质**厂的钥匙
核糖体结构的这种变化可能是这一尝试成功的原因——科学家们过去曾试图**它们。它们是细胞的关键结构;如果DNA是蓝图,核糖体就是木匠。从零开始**一种蛋白质可能使研究人员能够轻易地、大量地**出任何数量的蛋白质。但到目前为止,还没有人能在活细胞内**出完整的核糖体。
“很多人认为核糖体是翻译的主厨,所以我们现在很想知道的一件事是,你是否有能力做专门的厨师,能做出不同类型的菜肴的厨师,”西北大学合成生物学家、这项研究的合著者迈克尔·杰维特说。这些核糖体可以被裁剪成只**某种分子,一种核糖体以前从未**过的分子,或者一种可以用来大规模生产新药的分子。
这“为产生全新种类的奇异分子奠定了基础。”
“总体而言,作者已经克服了构建完全合成和可定制的核糖体的一个主要障碍,”在这样做的同时,“他们为以前未见过的核糖体的巨大改变奠定了基础,”洛斯阿拉莫斯国家实验室的核糖体研究者Karissa Sanbonmatsu说,他没有参与这项研究。耶鲁大学的细胞生物学家Farren Isaacs同意这一观点。这项研究是“一项关键的进步”,它“为产生全新种类的外来(分子)创造了条件。”
尽管受到高度赞扬,但最终的设计仍然存在缺陷。芝加哥伊利诺伊大学的分子生物学家、该研究的合著者亚历山大·曼金说:“只有人工核糖体(Ribo-T)的细胞生长速度比正常核糖体细胞慢两倍。”我们的栓系核糖体是好的,但不如‘正常’核糖体好——至少“还没有”。毕竟,正常核糖体是几十亿年进化的产物,“而我们的核糖-T只有一岁!”曼金说。
“我们的Ribo-T才一岁!”
但无论如何,改造一个蛋白质工厂的目的并不是为了改进自然产生的版本。如果Ribo-T在**常规细胞蛋白时出现缺陷,但仍然可以被重新利用来**一种特殊的治疗蛋白,“我们将非常高兴,”曼金说。
似乎没有人知道下一步是什么。”你如何想象生产出新型的材料,作为可进化的生命物质?那是什么样子的?“我们不知道,”杰维特说坦率地说,我认为这是乐趣的一部分——我们不知道它将走向何方。”
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