生命科學(xué)的研究可以分為三個(gè)層次：第一層次是從基因組角度說(shuō)，它是生命的遺傳基礎(chǔ)；第二層次是蛋白質(zhì)科學(xué)，蛋白質(zhì)只有折疊成一定三維結(jié)構(gòu)，才能產(chǎn)生重要的生命功能，換句話說(shuō)，特定的三維結(jié)構(gòu)才能決定特定的功能；第三個(gè)層次就是系統(tǒng)生物學(xué)，它是從整體上系統(tǒng)地研究生命現(xiàn)象。

大多數(shù)蛋白質(zhì)為了達(dá)到具有生物活性狀態(tài)必須折疊成三維結(jié)構(gòu)。早在1957年，美國(guó)生物化學(xué)家Anfinsen就提出一個(gè)生物化學(xué)的基本原理——蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)。但新研究表明，一條多肽鏈在細(xì)胞中的合成速率可以影響多肽鏈在兩個(gè)可選擇的折疊結(jié)構(gòu)中選擇哪一種折疊結(jié)構(gòu)。

近日，美國(guó)圣母大學(xué)Patricia Clark等在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》撰文指出，核糖體合成蛋白質(zhì)的速度（翻譯速率）也會(huì)影響蛋白質(zhì)最終的結(jié)構(gòu)。研究人員構(gòu)建了一個(gè)簡(jiǎn)單但整潔的模型蛋白，這個(gè)蛋白包括通過(guò)柔性鏈而連接的三個(gè)半域（YKB）。這種蛋白質(zhì)可以折疊成兩個(gè)相互排斥的結(jié)構(gòu)：要么是黃色和黑色半域相互作用和折疊在一起形成YK-B交互，或黑色和藍(lán)色半域配對(duì)形成Y-KB。YK-B會(huì)發(fā)出熒光黃而Y-KB會(huì)發(fā)出熒光藍(lán)的結(jié)構(gòu)，因此系統(tǒng)的熒光可以被用來(lái)監(jiān)視在體內(nèi)產(chǎn)生的2種不同折疊結(jié)構(gòu)的相對(duì)量。

當(dāng)變性YKB蛋白在體外被允許重新折疊，可以觀察到一個(gè)黃——藍(lán)色等量的熒光：對(duì)應(yīng)于YK-B和Y-KB的等摩爾量，顯示出藍(lán)半結(jié)構(gòu)域和黃色半結(jié)構(gòu)域同等競(jìng)爭(zhēng)中間的黑半結(jié)構(gòu)域。但當(dāng)在大腸桿菌細(xì)胞中表達(dá)該蛋白質(zhì)時(shí)，產(chǎn)生更多的黃色熒光表明，體內(nèi)蛋白更傾向于Y-KB結(jié)構(gòu)而非YK-B結(jié)構(gòu)。這是由于N-末端（黃色）半結(jié)構(gòu)域首先合成并因此有更多的時(shí)間與中間半結(jié)構(gòu)域相互作用。

研究還表明，利用同義密碼子的不同翻譯率，在特定區(qū)域改變RNA局部的翻譯速率可以調(diào)整YKB的折疊，并放大優(yōu)先選擇YK-B結(jié)構(gòu)。