膠原是連接細(xì)胞形成組織和器官的纖維狀蛋白，人體是生產(chǎn)膠原的專家，而科學(xué)家們也一直希望能在實(shí)驗(yàn)室中合成這一物質(zhì)。美國(guó)Rice大學(xué)的研究人員在膠原合成領(lǐng)域取得了重大突破，將有望幫助人們進(jìn)行新藥設(shè)計(jì)和研發(fā)。Rice大學(xué)的科學(xué)家們?cè)诔晒铣赡z原之后，展開(kāi)了深入研究來(lái)分析膠原的結(jié)構(gòu)和形成及其與生物系統(tǒng)之間的相互作用。

Rice大學(xué)的化學(xué)和生物工程學(xué)副教授Jeffrey Hartgerink及其學(xué)生Jorge Fallas開(kāi)發(fā)了一個(gè)新計(jì)算機(jī)程序，能夠預(yù)測(cè)納米級(jí)膠原的最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。在自然界中，正是這些微小的膠原結(jié)構(gòu)結(jié)合成鏈組成了機(jī)體的結(jié)締組織。Hartgerink和Fallas根據(jù)他們的軟件合成并測(cè)試了大量膠原。

他們的這項(xiàng)突破性成果于九月二十五日提前發(fā)表在Nature Communications雜志的網(wǎng)站上，這無(wú)疑會(huì)引起重建外科、化妝品和組織工程等領(lǐng)域研究者們的極大興趣，同時(shí)也有助于人們探尋膠原蛋白的相互作用，為癌癥及其他疾病尋求新的治療方式。

“膠原是人體中豐度最高的蛋白，”Hartgerink說(shuō)，他發(fā)現(xiàn)了自組裝膠原的新合成方法?！斑@種連接性纖維的基本功能是將細(xì)胞聯(lián)系在一起。”“從含量上來(lái)說(shuō)，膠原是人體內(nèi)最普遍的蛋白。但它與你所見(jiàn)到的其他蛋白都不一樣，”他說(shuō)。

Hartgerink將膠原的結(jié)構(gòu)與DNA雙螺旋進(jìn)行了類比，“Watson和Crick在研究DNA時(shí)，發(fā)現(xiàn)了這些堿基對(duì)結(jié)合在一起的方式，”他說(shuō)?！澳z原的結(jié)構(gòu)與DNA有些相似，只不過(guò)膠原由三條肽鏈組成。我們的這項(xiàng)研究就是旨在揭示氨基酸相互結(jié)合形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的機(jī)制?！?/SPAN>

對(duì)膠原結(jié)構(gòu)感興趣的科學(xué)家并不多，近來(lái)人們確定了越來(lái)越多的蛋白結(jié)構(gòu)，但膠原蛋白的結(jié)構(gòu)研究卻落在了后面。實(shí)際上，膠原的特性使其能夠成為頗有價(jià)值的生物支架原料，人們能夠應(yīng)用這樣的生物支架來(lái)生產(chǎn)組織甚至整個(gè)器官用于醫(yī)療?！澳z原所做的并不僅僅是將細(xì)胞聯(lián)系在一起，”Hartgerink說(shuō)?！八材軌蚺c其他蛋白結(jié)合，承擔(dān)特殊的功能。在這些蛋白與膠原結(jié)合后，細(xì)胞再與上述蛋白結(jié)合，在相互作用的基礎(chǔ)上決定自身行為或者分化為另一種細(xì)胞類型。”

膠原蛋白的三條鏈必須要合理配置才能夠具有功能，在這項(xiàng)新研究中Hartgerink和Fallas著眼于帶正負(fù)電荷的氨基酸之間的相互作用，分析怎樣的氨基酸排列才能使三條肽鏈形成三螺旋。

肽鏈結(jié)合的方式還決定了膠原螺旋的穩(wěn)定性，Hartgerink說(shuō)。Fallas和Hartgerink設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)程序能夠計(jì)算肽鏈結(jié)合的穩(wěn)定性，在本研究中他們對(duì)27條肽鏈進(jìn)行了排列組合，來(lái)尋找最佳的配對(duì)方式。改程序會(huì)基于整個(gè)螺旋所帶的電荷給每種組合評(píng)分。他們已經(jīng)將程序的源代碼放在自己研究團(tuán)隊(duì)的主頁(yè)上，共其他研究者嘗試。

這項(xiàng)新成果還有望幫助人們破解膠原在癌轉(zhuǎn)移中起到的作用?！鞍┘?xì)胞需要降解膠原才能從一個(gè)器官轉(zhuǎn)移到另一個(gè)器官。要分析癌細(xì)胞是怎樣做到這一點(diǎn)的，我們就得先了解膠原的結(jié)構(gòu)，”Hargerink說(shuō)。