碳和硅通过细菌首次结合

2016-11-28 10:16 来源: 科学网
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以硅为基础的生命将是什么样子?一种新的蛋白质或许能帮助人们找到答案。

蛋白质解决了问题。通过引导进化过程,科学家创建了一种可将碳和硅结合起来的蛋白。此项创新能改变人类制造从药物到LED灯、半导体以及计算机屏幕的很多产品的方式。相关成果日前发表于《科学》杂志。

虽然硅是地球地壳中含量第二多的元素,但它无法同碳天然地结合在一起。这意味着生产商必须借助人工方法制造将两者结合起来的化合物。此类化合物被称为有机硅,出现在包括粘合剂和硅酮涂层在内的很多材料中。

来自美国加州理工学院的Frances Arnold介绍说,利用生物学原理创建相同的结合物将更加可靠,并且可能成本更低。不过,时至今日,科学家尚无法找到或产生此类反应。

如今,Arnold及其同事公布了一种执行此项任务的蛋白质。该团队通过利用一个被称为定向进化的人工选择过程,创建了这种蛋白质。其超越了所有将两种元素结合起来的其他现有方法。

Arnold团队从一种在海洋红嗜热盐菌基因组序列中发现的蛋白质着手。海洋红嗜热盐菌是一种最初在冰岛温泉中发现的细菌。这种被称为细胞色素c酶的蛋白质通常将电子运输到细胞附近。不过,早期实验室测试表明,只要稍加定向,它或许便能创建研究人员一直在寻找的结合物。

他们在大肠杆菌中合成了这种蛋白,并且通过让它的DNA编码随机发生突变,对其进行了修正。每一次,研究人员会选择最有希望的候选化合物,然后再次使其发生突变。经过3轮突变后,该蛋白质将硅和碳结合起来的效率比任何合成催化剂都要高15倍。同时,它更加可靠,并且产生更少的不想要的副产品。