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April 28, 2010
(PhysOrg.com) -- 利用一種罕見的、不為大自然所用的金屬，Rice 大學的化學家創造出一種合成酵素，能幫忙解開數千種難以研究的蛋白質的特性，包括許多在癌症或其他疾病中扮演關鍵角色的蛋白質。
這項研究本週發表在 Journal of the American Chemical Society 的線上版。
"我們已將銠（rhodium）的化學能力與生物學上已知、關於辨識與選擇特定蛋白質的那些結合起來，" 研究共同作者 Zachary Ball 表示，Rice 化學助教授。"成果是一種工具，在許多方面上，比任何單獨的生物學或化學方法更加強大。"
Ball 大約在三年多前開始研究二銠（dirhodium）催化劑。打從一開始他並沒試圖利用它們創造出酵素，而是被一項研究迷住，那證明二銠催化劑能用來修改色胺酸（tryptophan），21 種胺基酸的其中之一。胺基酸是生命的基本基石。
催化劑在使它們自己不被耗損的情況下，透過增加反應速率來增強化學反應。
在活物中，稱為酵素（enzymes，酶）的蛋白質具相同作用。但與許多無機催化劑不同，酵素非常具有選擇性。在一種生物學家常比喻為「鎖與鑰」的過程中，酵素只會與其形狀精確相符的分子結合。這避免它們在細胞各處刺激額外反應。
Ball 與博士後研究助理 Brian Popp 想知道，他們是否能將酵素反應的選擇性與銠基（rhodium-based）催化劑結合。他們將其催化劑附加到短短的一段蛋白質上，藉此測試他們的想法。這種蛋白質如同幾股繩狀纖維般，能裹住其他蛋白。
這種「盤繞線圈（coiled coil）」的環繞圖形在生物學中很常見，尤其是在發訊蛋白（signaling proteins）中。發訊蛋白活化或鈍化了關鍵過程，例如細胞自毀（apoptosis）。這種「程式化的死亡」反應，已知在癌症中扮演某種關鍵角色。
"發訊路徑如同一長串骨牌，" Ball 說。"可能涉及到幾十種蛋白質，而且它們一個接著一個起交互作用。在絕大部分的例子中，這些交互作用多半短暫且微弱。它們難以用傳統方法觀察，所以我們對於關鍵發訊蛋白在保健與疾病中所扮演的角色仍不清楚。"
Ball 表示，他與 Popp 的合成酵素策略也許能幫忙解決這個問題。在他們的試驗中，這對化學家能夠開發出選擇性地與蛋白質結合的合成酵素，並附加標籤，讓生物學家能夠確認它們。
除了色胺酸之外，這種方法也適用苯胺基丙酸（phenylalanine，苯丙胺酸）或酪胺酸（tyrosine），這二種胺基酸通常可在發訊蛋白中找到。而最近尚未發表的研究指出，這些研究者的策略也許對更多種胺基酸有效。
Ball 表示，在此方法大量用於生物學實驗室之前，得先精鍊過，不過他與 Popp 正在研究，朝著更廣泛實現此應用前進。
※ 相關報導：
＊ Structure-Selective Modification of Aromatic Side Chains with Dirhodium Metallopeptide Catalysts
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja101456c
Brian V. Popp and Zachary T. Ball＊ 科學家以奈米碳管薄膜建立更好的催化劑
J. Am. Chem. Soc., 2010, 132 (19), pp 6660–6662
Publication Date (Web): April 26, 2010
doi: 10.1021/ja101456c
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