研究小组揭示了驱动所有细胞膜形成的通用代码

阿尔伯塔大学的研究人员发现了自基因密码首次被破解以来一直缺失的一块拼图

密码是一套通用的规则，允许生物体遵循DNA和RNA中的遗传指令来构建蛋白质。在发表在《BMC生物学》上的一项新研究中，美国大学团队描述了一种统一的代码，该代码引导这些蛋白质与脂质结合形成膜——所有细胞和细胞成分的包装物

“60年前，科学家们开始研究基因如何编码蛋白质，但故事还没有结束，”国家高场核磁共振中心执行主任、生物化学教授Michael Overduin说。“与DNA、RNA和蛋白质一样，活细胞也需要膜。没有膜，就像你的房子没有墙一样。”

“我们的理论是，蛋白质制造了所有的膜，而不是膜自己神奇地形成，这一假设被证明是非常有用的。”

“概念革命”

Overduin表示，新提出的蛋白脂质代码是基于新技术和软件提供的结构见解构建的。该理论描述了膜是如何被划分、重塑和调节的，并为理解基本问题提供了基础，如生命在受孕时是如何形成的，病毒是如何入侵细胞的，以及神经元是如何发送感知、思考和行动的信号的

Overduin说：“我们觉得这代表了一场概念革命，类似于基因密码的发现。”。Overduin说：“我们是第一个从树上看到整个森林的人。”

“使用我们的代码，我们现在可以预测蛋白质如何在细胞中分类和结合脂质，我们还可以使用聚合物切割心脏或大脑中的膜部分，并使用由此产生的圆盘在膜中的真正药物靶点上进行药物发现，而不是在周围没有脂质的人工环境中，”他说

该团队提出了四个层次的膜结构，从最简单到最复杂。基于密码子的概念——DNA或RNA分子中编码特定氨基酸以制造蛋白质的三个连续核苷酸的序列——该团队正在创造“脂质”一词，以描述脂质组如何与蛋白质相互作用以形成不同膜的规则

Overduin解释道：“脂质体就像一个由蛋白质识别的三个脂质分子组成的二维码。”。“正是蛋白质将脂质分配到细胞中的不同位置，使每个膜具有独特的形状和曲率。蛋白质还可以使两个膜融合在一起，或者将一个膜分裂成两个不同的膜。”

重新审视一个老问题

Overduin承认蛋白脂质密码颠覆了科学正统，有些人可能很难接受。但他引用了几位诺贝尔奖得主的话，认为科学界的新思想往往就是这样发展的，他们最初因其新颖的见解而被解雇

“我认为科学的困难在于往往存在从众心理，如果你想打破陈规，想出一种新的方法，就会遇到阻力，”他说

Overduin指出，论文的第一作者Troy Kervin是新冠肺炎大流行期间实验室的一名本科生，目前正在牛津大学攻读博士学位

Overduin说：“值得注意的是，一名本科生能够想出一种新的代码，将生物学颠倒过来，并使我们能够以一种全新的方式理解它。”。“这是一个很好的例子，说明了新鲜的眼光是如何看待困扰资深科学家几十年的老问题并解决它的。”

“我们的本科生有着巨大的精力和热情，他们没有其他科学家可能有的偏见，”Overduin说，他每年夏天都会在实验室雇佣六名本科生研究人员

研究的下一步包括使用蛋白脂质密码更好地了解神经细胞、细菌、病毒和线粒体的特殊膜，这些膜为细胞产生能量

Overduin说：“我们仍处于这项基础研究的早期阶段，将其转化为帮助人们的方法。”