沉睡近70年，鲍林预言的蛋白质结构终获证实！

▎药明康德内容团队编辑

1951年，20世纪最著名的化学家、诺贝尔奖得主Linus Pauling教授与另一位晶体学家Robert Corey教授在一篇发表于《美国科学院院刊》（PNAS）的论文中，提出了一种名为β-折叠（β-pleated sheet）的蛋白质构象。肽链通过氢键结合，形成一种较为伸展的锯齿状片层结构。此后，科学家已经在大量蛋白质与多肽中观察到β-折叠结构。β-折叠早已走入教科书，成为一种经典的蛋白质结构。

两年后，这两位科学家再次在PNAS上发表了另一种相关的蛋白质结构——β-波纹（rippled β-sheet）。但在此后的几十年中，这种相邻肽链手性相反的结构，却始终仅仅存在于理论中。直到最近几年，对β-波纹的实验才陆续开展。

▲β-折叠（左）与β-波纹（右）结构示意图（图片来源：参考资料[1]）

2021年，加州大学圣克鲁斯分校的Jevgenij Raskatov教授团队报告称，他们通过将短肽与等量镜像结构混合，得到了了β-波纹结构。具体而言，研究使用的是三苯基丙氨酸的镜像结构。镜像的多肽成对连接，形成预测中的二聚体结构。但这个结构的出现却让近70年前的理论处于更危险的境地，这是因为新研究中的二聚体结构无法进一步拓展、形成Pauling教授与Corey教授预言的周期性β-波纹形态。

“二聚体堆在一起形成人字形层状结构，这令我们怀疑，周期性的β-波纹层状构象是否真的可行。” Raskatov教授说。

最近，Raskatov教授团队终于解决了上述问题，并且证实了持续近70年的β-波纹结构猜想。这项研究发表于《化学科学》（Chemical Science）杂志。

在最新研究中，作者将三苯基丙氨酸中的一个苯基丙氨酸残基替换为酪氨酸，从而形成与此前研究略微不同的三肽及其镜像结构。这时，借助全新的三肽，研究团队创造出由两个外消旋与一个准外消旋体构成的聚集肽系统。重要的是，这些结构可以拓展形成周期性的β-波纹层状结构。X射线晶体学的测定表明，这种结构与Pauling教授和Corey教授预言的结构高度一致。

▲最新研究得到了β-波纹层状结构（图片来源：Raskatov）

“我们的研究创造了β-波纹层状构象，这种具有普遍特征的基序为设计独特分子结构开启了全新道路，在材料开发与生物制药领域都有着潜在的应用前景。” Raskatov教授表示。

参考资料：

[1] Amaruka Hazari et al, The rippled β-sheet layer configuration—a novel supramolecular architecture based on predictions by Pauling and Corey, Chemical Science (2022). DOI: 10.1039/d2sc02531k

[2] New study confirms ‘rippled sheet’ protein structure predicted in 1953. Retrieved Sept 2nd, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/963683

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