硅和碳首次藉助天然酶「聯姻」 可有助研發新葯

科技日報北京11月25日電 (記者劉霞)據英國《自然》雜誌網站24日報道，美國科學家發現，在一種天然酶的作用下，當活體大腸桿菌細胞被「餵食」合適的含硅化合物時，其內部可形成碳—硅鍵。這是科學家首次證明有機生物體能讓硅碳結合。除有助新葯研製外，該研究還有助於解答生物進化過程為何對硅視而不見的問題。

生物體讓很多常見的金屬為其所用，如血紅蛋白細胞中含有鐵，葉綠素中含有鎂等。儘管硅是地球上第二豐富的元素，僅次於氧，但硅僅現於生物的無機化合物內，例如單細胞硅藻的氧化硅殼，從未進入有機生命的碳基鏈內，這一直是個未解之謎。

此前，科學家們已藉助人造催化劑，讓硅和碳「聯姻」，但加州理工大學的弗朗西斯·阿諾德想釐清天然酶是否也能充當讓硅碳結合的「紅娘」。

阿諾德團隊發表在24日出版的《科學》雜誌上的論文稱，他們對蛋白質資料庫進行了全面篩查，並從數十種有潛力的酶中挑出了一個。這種酶源於一類生活在冰島海底溫泉內的嗜極菌——海洋紅嗜熱鹽菌。他們將其插入大腸桿菌內。果不其然，如果添加合適的含硅化合物，這種酶能催化硅—碳鍵的合成。

不過，在製造硅有機化合物方面，經過遺傳修改的大腸桿菌的效率仍然不是很高，因此，研究團隊讓這種酶的活性區域發生變異，經過數代進化，新的天然酶效果優於人造催化劑。阿諾德表示，接下來他們打算研究將硅整合入生命的好處和成本。

諾貝爾化學獎得主、康奈爾大學的羅德·霍夫曼說：「最新研究將化學方法和定向進化結合在一起，製造出的酶形成了碳—硅鍵，這一美妙研究創造了新化學形式。」

以色列理工大學有機化學專家伊扎克·阿佩羅伊格說：「新研究為藥物研發領域開闢了新路徑，有助於發現和研製出新葯。」

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