【全球新视野】1953年首度预测——“β波纹片”蛋白质结构终获证实

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科技日报记者 刘霞

1953年，科学家首次预测了一种名为“β波纹片”的蛋白质结构。约70年后，美国研究人员首次在实验室中创建出了这一结构，并使用X射线结晶学对其进行了详细表征。这项新研究有望使科学家们设计并制造出基于波纹片结构的独特材料，以广泛应用于生物医学领域。相关论文刊发于《化学科学》杂志。

1953年预测的“β波纹片”蛋白质结构获证实。图片来源：物理学家组织网

蛋白质的形状、结构和大小千差万别，在活细胞内发挥着各种各样的作用。科学家们已经在许多蛋白质结构内发现了某些常见的结构基序（如α-螺旋）。结构基序也被称为结构模体，是链样生物分子（如蛋白质或核酸）中普遍存在且具有特征性的局部三维结构（超二级结构）单元模式。

波纹片是β折叠片的变体，β折叠片是在数千种蛋白质中发现的一种结构基序。1951年，美国科学家莱纳斯·鲍林和罗伯特·科里描述了β折叠片。1953年，他们描述了β波纹片。虽然β折叠片目前是众所周知的—种比较伸展、呈锯齿状的肽链结构，但几十年来，波纹片一直只是一种理论结构。

在2021年发表于《化学科学》的一项研究中，论文通讯作者、加州大学圣克鲁斯分校化学和生物化学副教授耶夫盖尼耶·拉斯卡托夫领导的团队报告称，通过将小肽与其等量镜像混合，获得了β波纹片结构。研究人员使用了三苯基丙氨酸的镜像形式——一种由三个苯丙氨酸氨基酸组成的短肽。镜像肽成对连接形成“二聚体”，但没有形成鲍林等人假设的扩展的周期性β波纹片层形态。

在最新研究中，拉斯卡托夫团队用其他氨基酸取代了其中一个三苯基丙氨酸，以产生稍微不同的三肽及其镜像。使用这些新三肽，他们创建出3种不同的聚集肽系统，形成扩展的反平行β波纹片层，其中镜像肽链以交替方式排列。X射线结晶学的结果表明，晶体结构与鲍林等人预测的完全一致。

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