科技日报记者 刘霞
蛋白质如何从一根松散的“氨基酸长链”折叠成精确的3D结构，一直是生命科学的谜题之一。美国国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所等机构科学家首次直接测量了单个蛋白质完成折叠所需的时间，发现这一过程快得惊人，最快不到1微秒，最慢也仅约4微秒。研究结果发表在新一期《物理评论快报》上。
蛋白质折叠一旦出错，功能就可能失常，甚至引发疾病。因此，科学家一直渴望厘清折叠的细节。在实验中，成千上万个相同的蛋白质分子漂浮在溶液中，它们并不会同时折叠好，而是各自在不同时间完成最终折叠。每个分子在找到正确形状之前，还会经历多次失败，而科学家始终无法精确测量其中最关键的一瞬——蛋白质真正“折进去”的那一刻。
在最新研究中，团队通过提升单分子荧光光谱技术的时间分辨率，首次捕捉到了这一过程。他们巧妙地在氨基酸链两端分别连接上绿色和红色荧光染料。起初，绿色染料发光；当链开始折叠，两端靠近时，能量会从绿色分子转移到红色分子，红色随即发光。由于信号太微弱，研究团队使用了带有纳米孔的光导装置来放大信号，终于观察到8种不同蛋白质的折叠瞬间。
结果显示，不同蛋白质的折叠速度与其大小、序列或结构并不直接相关，而是与折叠过程中氨基酸之间的相互作用次数有关。那些能形成更多相互作用的蛋白质，折叠效率更高。这一发现证实了此前理论模型的预测。
研究还揭示了一个耐人寻味的现象：虽然蛋白质由22种氨基酸组成，远比仅由4种碱基构成的DNA复杂，但蛋白质的折叠速度却远超DNA完成类似过程的速度。科学家推测，这可能是因为进化偏爱“高效折叠”。
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