1953年，科學(xué)家首次預(yù)測了一種名為“β波紋片”的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。約70年后，美國研究人員首次在實驗室中創(chuàng)建出了這一結(jié)構(gòu)，并使用X射線結(jié)晶學(xué)對其進行了詳細表征。這項新研究有望使科學(xué)家們設(shè)計并制造出基于波紋片結(jié)構(gòu)的獨特材料，以廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。相關(guān)論文刊發(fā)于《化學(xué)科學(xué)》雜志。

蛋白質(zhì)的形狀、結(jié)構(gòu)和大小千差萬別，在活細胞內(nèi)發(fā)揮著各種各樣的作用。科學(xué)家們已經(jīng)在許多蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了某些常見的結(jié)構(gòu)基序(如α-螺旋)。結(jié)構(gòu)基序也被稱為結(jié)構(gòu)模體，是鏈樣生物分子(如蛋白質(zhì)或核酸)中普遍存在且具有特征性的局部三維結(jié)構(gòu)(超二級結(jié)構(gòu))單元模式。

波紋片是β折疊片的變體，β折疊片是在數(shù)千種蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的一種結(jié)構(gòu)基序。1951年，美國科學(xué)家萊納斯·鮑林和羅伯特·科里描述了β折疊片。1953年，他們描述了β波紋片。雖然β折疊片目前是眾所周知的—種比較伸展、呈鋸齒狀的肽鏈結(jié)構(gòu)，但幾十年來，波紋片一直只是一種理論結(jié)構(gòu)。

在2021年發(fā)表于《化學(xué)科學(xué)》的一項研究中，論文通訊作者、加州大學(xué)圣克魯斯分校化學(xué)和生物化學(xué)副教授耶夫蓋尼耶·拉斯卡托夫領(lǐng)導(dǎo)的團隊報告稱，通過將小肽與其等量鏡像混合，獲得了β波紋片結(jié)構(gòu)。研究人員使用了三苯基丙氨酸的鏡像形式——一種由三個苯丙氨酸氨基酸組成的短肽。鏡像肽成對連接形成“二聚體”，但沒有形成鮑林等人假設(shè)的擴展的周期性β波紋片層形態(tài)。

在最新研究中，拉斯卡托夫團隊用其他氨基酸取代了其中一個三苯基丙氨酸，以產(chǎn)生稍微不同的三肽及其鏡像。使用這些新三肽，他們創(chuàng)建出3種不同的聚集肽系統(tǒng)，形成擴展的反平行β波紋片層，其中鏡像肽鏈以交替方式排列。X射線結(jié)晶學(xué)的結(jié)果表明，晶體結(jié)構(gòu)與鮑林等人預(yù)測的完全一致。(科技日報記者 劉霞)