注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

Jackson二抗授权|蛋白|细胞因子

西宝生物科研试剂团队服务糖,寡糖,多糖及检测服务和原料供应。Jackson二抗

 
 
 

日志

 
 
关于我

R&D Systems公司细胞生物学,提供优质的蛋白质,抗体,ELISA试剂盒,实验室试剂,细胞因子.包括Novus Biologicals, BiosPacific, Tocris Bioscience, Boston Biochem和Bionostics. Jackson二抗中国授权代理

网易考拉推荐

硅和碳首次借助天然酶“联姻”  

2016-12-26 13:08:35|  分类: 杂谈 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |
据《Nature》杂志网站11月24日报道,美国科学家发现,在一种天然酶的作用下,当活体大肠杆菌细胞被“喂食”合适的含硅化合物时,其内部可形成碳—硅键。这是科学家首次证明有机生物体能让硅碳结合。除有助新药研制外,该研究还有助于解答生物进化过程为何对硅视而不见的问题。
生物体让很多常见的金属为其所用,如血红蛋白细胞中含有铁,叶绿素中含有镁等。尽管硅是地球上第二丰富的元素,仅次于氧,但硅仅现于生物的无机化合物内,例如单细胞硅藻的氧化硅壳,从未进入有机生命的碳基链内,这一直是个未解之谜。
活体大肠杆菌细胞被“喂食”合适的含硅化合物时,其内部可形成碳—硅键
此前,科学家们已借助人造催化剂,让硅和碳“联姻”,但加州理工大学的弗朗西斯·阿诺德想厘清天然酶是否也能充当让硅碳结合的“红娘”。
阿诺德团队发表在24日出版的《科学》杂志上的论文称,他们对蛋白质数据库进行了全面筛查,并从数十种有潜力的酶中挑出了一个。这种酶源于一类生活在冰岛海底温泉内的嗜极菌——海洋红嗜热盐菌。他们将其插入大肠杆菌内。果不其然,如果添加合适的含硅化合物,这种酶能催化硅—碳键的合成。
不过,在制造硅有机化合物方面,经过遗传修改的大肠杆菌的效率仍然不是很高,因此,研究团队让这种酶的活性区域发生变异,经过数代进化,新的天然酶效果优于人造催化剂。阿诺德表示,接下来他们打算研究将硅整合入生命的好处和成本。
诺贝尔化学奖得主、康奈尔大学的罗德·霍夫曼说:“最新研究将化学方法和定向进化结合在一起,制造出的酶形成了碳—硅键,这一美妙研究创造了新化学形式。”
以色列理工大学有机化学专家伊扎克·阿佩罗伊格说:“新研究为药物研发领域开辟了新路径,有助于发现和研制出新药。”
硅元素(silicon,Si)是地壳中第二丰富的元素(26.4%),仅次于第一位的氧(49.4%)。我们都知道,构成生物体的大量元素包括C、H、O、N、P、S、Ca、Mg、Cl、Fe等,几乎不涉及硅元素。那么,为什么生命体没有将其融入自身呢?这一直是个谜。
近期,来自于加州理工学院的化学工程师Frances Arnold带领团队却在细胞内首次实现了硅和碳的结合。他们筛选到一种天然酶类,存在于生活在极端环境的细菌体内。这种酶能够在大肠杆菌细胞内表达,并催化培养基中的硅元素与细胞内的碳元素结合。
为了提高结合效率,研究团队对天然酶进行改造,使其成为全新的生物催化,能够以前所未有的效率完成催化。相关研究成果于11月24日发表在《Science》期刊。
这一发现能够帮助化学家开发出新的药物和工业催化剂,或许还有望用于解释为什么生命进化几乎完全避开了硅元素。
硅与碳“共舞”?
我们知道,一些常见的金属元素参与构成生命体、参与生理过程,例如红细胞中的铁元素、叶绿素中的镁元素。但是,硅元素似乎只以无机化合物的面目存在于细胞中,例如单细胞藻类硅藻表面覆盖的硅质细胞壁,其主要成分是二氧化硅。硅元素从未进入以碳元素为基础的有机生命链中。
1981年诺贝尔化学奖获得者之一、康奈尔大学的化学家Roald Hoffmann曾表示:“硅元素是构成地壳结构的主要元素,但是却未在漫漫进化史中融入生物圈。”
过去,已有科学家找到了利用人工催化剂将碳和硅结合在一起的方法。但是Frances Arnold却试图寻找能够实现碳-硅结合的酶类。
Arnold团队通过检索蛋白质数据库,找到了几十个有潜力的酶。经过重重筛选,他们锁定了一种天然酶,它们存在于一种生活在冰岛温泉极端环境中的细菌Rhodothermus marinus体内。随后,他们合成了酶蛋白,并将其编码基因插入到大肠杆菌中。
一系列试验证实他们的推测是正确的:如果转基因大肠杆菌被培养在含有硅元素的培养基中,这一天然酶能够催化硅-碳结合。正常情况下,这种催化作用并不会启动,因为Rhodothermus marinus细菌不会生存在含有硅元素的环境中。
改造酶类,提高效率
研究人员发现,重组后的大肠杆菌并不能有效地合成硅-碳化合物。为了提高效率,他们对酶基因进行突变,最终筛选到理想中的酶。而且,改造后的酶的催化效率远远赶超人工催化剂。
上世纪90年代,Arnold就已经开发了定向进化技术,目前广泛应用于多领域,例如改善洗涤剂、合成化药。她曾因此获得过千禧技术奖。
Hoffmann评价Arnold团队研究成果时表示:“这项工作开创了新的化学之美。” 以色列理工学院技术研究所致力于有机化学研究的Yitzhak Apeloig 认为:“这一最新研究为制药研究开辟了新机遇,有望促进新药物的研发。”
Arnold强调:“研究结果也可以帮助解决生命早期演化的基础问题,例如生命体‘绕开’硅元素的原因。我们可以试图计算将硅元素融入细胞的成本和收益。”
  评论这张
 
阅读(37)| 评论(0)
推荐 转载

历史上的今天

在LOFTER的更多文章

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017