科技日报|这些拿下高额奖金的科研成果 与你我生活都有关( 二 )
很显然 ， DIY蛋白质是个让人“脑壳疼”的事 。 但是计算结构生物学家、美国华盛顿大学的大卫·贝克决定让软件完成这件事 。
要重塑一头牛 ， 首先要像庖丁一样会“解牛” 。 大卫·贝克研究团队在观察了数千种蛋白质的骨架结构之后 ， 总结出天然蛋白质存在的直观规则 。
例如 ， 他们发现蛋白质形成螺旋等典型的二级结构 ， 但这些结构（可以理解为“块”）的折叠方式是由和它们连接的“链”决定的 。
通俗来讲 ， 大卫·贝克发现“块”和“链”是蛋白质合成的关键单元 ， “链”的长短决定了“块”的方向 。 团队还总结出不同的块 ， 这些如同乐高积木中“小方块”“马蹄形块”等作为基本单元“块” ， 根据链的长短控制合成出蛋白质的高级结构 。
他们把拼接规律编写为程序 ， 形成了软件“罗塞塔” 。 软件好不好用？志愿者在家用电脑对其进行了检测 。 据统计 ， 大卫·贝克发起的“折叠它”游戏招募了超过25万名公民科学家 ， 帮助他们测试最佳的蛋白质结构 。 研究团队把根据结构规则“海选”得到的蛋白合成出来 ， 并送到第三方专业机构进行检测 。 检测结果显示：通过核磁共振（NMR）成像“拍照”出来的蛋白质结构与预测的结构高度吻合 。
蛋白DIY的技术一经掌握 ， 人类能做到的事情就会多很多 。 2019年 ， 大卫·贝克DIY了一种能变形的蛋白 ， 可以用来设计有自动门的药物递送装置 。 而就在不久前 ， 他的研究小组还在《科学》上报道了一种可能阻止新冠病毒进入人体细胞的蛋白质 ， 这种全新合成的蛋白与新冠病毒表面刺突蛋白的结合力甚至比目前被认为的最有效新冠病毒中和抗体还要强 。
两个基因突变“作证” 帕金森病源头在细胞“能量屋”
作为神经退行性病变 ， 帕金森病与老年痴呆症（阿尔茨海默病）一样无药可治 ， 也是非常难以攻克的领域 。
线粒体 ， 有个童话般的名字——能量屋（power house） 。 它一直被认为是细胞中的能量源 ， 线粒体自噬是一个特异性的选择过程 ， 受到各种因子的精密调节 ， 细胞通过自噬清除体内受到损伤的线粒体并维持自身稳态 。 这就好比一个机器的发动机坏了 ， 要及时更换 ， 不能让它乱发动 。
那么两个看似风马牛不相及的事情是如何联系起来的呢？为什么线粒体自噬又会和神经科学的疾病相关呢？
“线粒体自噬是保证线粒体健康完好的一条重要途径 ， 而线粒体又是神经细胞提供能量的主要来源 ， 所以只有线粒体健康才能更好地保证神经细胞的健康 。 ”清华大学生命科学学院教授杨茂君告诉科技日报采访人员 。
在美国国立卫生研究院高级研究员理查德·尤尔为人类找到一条完整的调控线粒体自噬、进而和帕金森病关联的通路之前 ， 人们确实观察到了许多基因突变或变异增加了帕金森病的易感性 ， 但没确定导致帕金森病的单个基因 。
换句话说 ， 面前很多可能导致帕金森病的“沙子”但却远不是“金子” 。
尤尔发现了这块“金子” 。 2014年 ， 尤尔等人在《神经元》上发表了一篇论文综述性地解释了这一点 ， 他们比较帕金森病与正常人在遗传物质和生化物质的不同 ， 发现常染色体隐性帕金森病中突变的两个基因产物PINK1和Parkin通常在同一个途径中共同作用 ， 而这个通路碰巧是来控制线粒体数量的 。
两边的“证据链”圆满地对接上——线粒体损伤与帕金森病有关 ， 二者通过一条通路连接起来 。
这个过程是如何启动的呢？研究表明 ， PINK1聚集在受损线粒体的外膜上 ， 激活Parkin的E3泛素连接酶活性 ， 并将Parkin招募到功能失调的线粒体中 。 然后 ， Parkin泛素化线粒体外膜蛋白 ， 触发选择性自噬 。 而如果PINK1和Parkin在细胞内不正常了 ， 受损的线粒体不会被清除 ， 则帕金森病就会发生 。
【科技日报|这些拿下高额奖金的科研成果 与你我生活都有关】
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