據(jù)英國《自然》雜志網(wǎng)站24日報(bào)道，美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在一種天然酶的作用下，當(dāng)活體大腸桿菌細(xì)胞被“喂食”合適的含硅化合物時(shí)，其內(nèi)部可形成碳—硅鍵。這是科學(xué)家首次證明有機(jī)生物體能讓硅碳結(jié)合。除有助新藥研制外，該研究還有助于解答生物進(jìn)化過程為何對硅視而不見的問題。
生物體讓很多常見的金屬為其所用，如血紅蛋白細(xì)胞中含有鐵，葉綠素中含有鎂等。盡管硅是地球上第二豐富的元素，僅次于氧，但硅僅現(xiàn)于生物的無機(jī)化合物內(nèi)，例如單細(xì)胞硅藻的氧化硅殼，從未進(jìn)入有機(jī)生命的碳基鏈內(nèi)，這一直是個(gè)未解之謎。
此前，科學(xué)家們已借助人造催化劑，讓硅和碳“聯(lián)姻”，但加州理工大學(xué)的弗朗西斯·阿諾德想厘清天然酶是否也能充當(dāng)讓硅碳結(jié)合的“紅娘”。
阿諾德團(tuán)隊(duì)發(fā)表在24日出版的《科學(xué)》雜志上的論文稱，他們對蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了全面篩查，并從數(shù)十種有潛力的酶中挑出了一個(gè)。這種酶源于一類生活在冰島海底溫泉內(nèi)的嗜極菌——海洋紅嗜熱鹽菌。他們將其插入大腸桿菌內(nèi)。果不其然，如果添加合適的含硅化合物，這種酶能催化硅—碳鍵的合成。
不過，在制造硅有機(jī)化合物方面，經(jīng)過遺傳修改的大腸桿菌的效率仍然不是很高，因此，研究團(tuán)隊(duì)讓這種酶的活性區(qū)域發(fā)生變異，經(jīng)過數(shù)代進(jìn)化，新的天然酶效果優(yōu)于人造催化劑。阿諾德表示，接下來他們打算研究將硅整合入生命的好處和成本。
諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主、康奈爾大學(xué)的羅德·霍夫曼說：“最新研究將化學(xué)方法和定向進(jìn)化結(jié)合在一起，制造出的酶形成了碳—硅鍵，這一美妙研究創(chuàng)造了新化學(xué)形式?！?/span>
以色列理工大學(xué)有機(jī)化學(xué)專家伊扎克·阿佩羅伊格說：“新研究為藥物研發(fā)領(lǐng)域開辟了新路徑，有助于發(fā)現(xiàn)和研制出新藥?！?/span>
