科技日報訊 （記者劉霞）蛋白質如何從一根鬆散的“氨基酸長鏈”摺疊成精確的3D結構，一直是生命科學的謎題之一。美國國家糖尿病、消化和腎臟疾病研究所等機構科學家首次直接測量了單個蛋白質完成摺疊所需的時間，發現這一過程快得驚人，最快不到1微秒，最慢也僅約4微秒。研究結果發表在新一期《物理評論快報》上。
蛋白質摺疊一旦出錯，功能就可能失常，甚至引發疾病。因此，科學家一直渴望釐清摺疊的細節。在實驗中，成千上萬個相同的蛋白質分子漂浮在溶液中，它們並不會同時摺疊好，而是各自在不同時間完成最終摺疊。每個分子在找到正確形狀之前，還會經歷多次失敗，而科學家始終無法精確測量其中最關鍵的一瞬——蛋白質真正“摺進去”的那一刻。
在最新研究中，團隊通過提升單分子熒光光譜技術的時間分辨率，首次捕捉到了這一過程。他們巧妙地在氨基酸鏈兩端分別連接上綠色和紅色熒光染料。起初，綠色染料發光；當鏈開始摺疊，兩端靠近時，能量會從綠色分子轉移到紅色分子，紅色隨即發光。由於信號太微弱，研究團隊使用了帶有納米孔的光導裝置來放大信號，終於觀察到8種不同蛋白質的摺疊瞬間。
結果顯示，不同蛋白質的摺疊速度與其大小、序列或結構並不直接相關，而是與摺疊過程中氨基酸之間的相互作用次數有關。那些能形成更多相互作用的蛋白質，摺疊效率更高。這一發現證實了此前理論模型的預測。
研究還揭示了一個耐人尋味的現象：雖然蛋白質由22種氨基酸組成，遠比僅由4種鹼基構成的DNA複雜，但蛋白質的摺疊速度卻遠超DNA完成類似過程的速度。科學家推測，這可能是因爲進化偏愛“高效摺疊”。
