硅和碳首次借助天然酶“联姻” 可有助研发新药

邹文浩

科技日报北京11月25日电 (记者刘霞)据英国《自然》杂志网站24日报道，美国科学家发现，在一种天然酶的作用下，当活体大肠杆菌细胞被“喂食”合适的含硅化合物时，其内部可形成碳—硅键。这是科学家首次证明有机生物体能让硅碳结合。除有助新药研制外，该研究还有助于解答生物进化过程为何对硅视而不见的问题。

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[/table]　　生物体让很多常见的金属为其所用，如血红蛋白细胞中含有铁，叶绿素中含有镁等。尽管硅是地球上第二丰富的元素，仅次于氧，但硅仅现于生物的无机化合物内，例如单细胞硅藻的氧化硅壳，从未进入有机生命的碳基链内，这一直是个未解之谜。
　　此前，科学家们已借助人造催化剂，让硅和碳“联姻”，但加州理工大学的弗朗西斯·阿诺德想厘清天然酶是否也能充当让硅碳结合的“红娘”。
　　阿诺德团队发表在24日出版的《科学》杂志上的论文称，他们对蛋白质数据库进行了全面筛查，并从数十种有潜力的酶中挑出了一个。这种酶源于一类生活在冰岛海底温泉内的嗜极菌——海洋红嗜热盐菌。他们将其插入大肠杆菌内。果不其然，如果添加合适的含硅化合物，这种酶能催化硅—碳键的合成。
　　不过，在制造硅有机化合物方面，经过遗传修改的大肠杆菌的效率仍然不是很高，因此，研究团队让这种酶的活性区域发生变异，经过数代进化，新的天然酶效果优于人造催化剂。阿诺德表示，接下来他们打算研究将硅整合入生命的好处和成本。
　　诺贝尔化学奖得主、康奈尔大学的罗德·霍夫曼说：“最新研究将化学方法和定向进化结合在一起，制造出的酶形成了碳—硅键，这一美妙研究创造了新化学形式。”
　　以色列理工大学有机化学专家伊扎克·阿佩罗伊格说：“新研究为药物研发领域开辟了新路径，有助于发现和研制出新药。”

来源：科技日报