研究小组发现驱动所有细胞膜形成的通用代码

阿尔伯塔大学的研究人员发现了他们所说的自从遗传密码首次被破解以来一直缺失的拼图。该代码是一套通用规则，允许生物体遵循DNA和RNA中的遗传指令来构建蛋白质。在《BMCBiology》上发表的新研究中，阿尔伯塔大学团队描述了一种统一的代码，可以指导这些蛋白质与脂质结合形成膜——所有细胞和细胞成分的包裹物。

“六十年前，科学家们开始研究基因如何编码蛋白质，但这并不是故事的结束，”国家高场核磁共振中心执行主任、生物化学教授迈克尔·奥弗杜因(MichaelOverduin)说。“除了DNA、RNA和蛋白质之外，活细胞还需要膜。没有膜，就好像你的房子没有墙一样。”

“我们的理论是蛋白质制造了所有的膜，而不是膜本身神奇地形成，事实证明这个假设非常有用。”

“一场概念革命”

Overduin表示，新提出的蛋白脂质代码是根据新技术和软件提供的结构见解构建的。该理论描述了细胞膜如何划分、重塑和调节，并为理解生命如何在受孕时形成、病毒如何侵入细胞以及神经元如何发送感觉、思想和行动信号等基本问题提供了基础。

“我们认为这代表了一场概念革命，类似于遗传密码的发现，”奥弗杜因说。“我们是第一个从树上看到整个森林的人。”

Overduin说，拟议的蛋白脂质代码还可以帮助开发治疗癌症和神经系统疾病的药物，例如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症，这些疾病是由蛋白质与细胞膜错误相互作用引起的。

“使用我们的代码，我们现在可以预测蛋白质如何在细胞中分类并结合脂质，我们还可以使用聚合物切割心脏或大脑中的膜部分，并使用所得的磁盘在细胞上进行药物发现。真正的药物靶标是在膜上，而不是在周围没有脂质的人造环境中，”他说。

该团队提出了从最简单到最复杂的四个级别的膜结构。基于密码子(DNA或RNA分子中三个连续核苷酸的序列，编码特定氨基酸以制造蛋白质)的概念，该团队创造了术语“脂质”来描述脂质组如何与蛋白质相互作用的规则。蛋白质形成不同的膜。

“脂质就像一个二维码，由三个可被蛋白质识别的脂质分子组成，”Overduin解释道。“蛋白质将脂质分配到细胞中的不同位置，从而赋予每个膜独特的形状和曲率。蛋白质还可以使两个膜聚集在一起并融合成一个，或者它们可以将一个膜分成两个不同的膜。”

重新审视一个老问题

奥弗杜因承认，蛋白脂质密码颠覆了科学正统观念，可能让一些人难以接受。但他认为，这通常是科学中新想法的发展方式，并引用了几位诺贝尔奖获得者的例子，他们最初因其新颖的见解而被解雇。

“我认为科学的困难在于常常存在从众心理，如果你想打破陈规并提出新方法，就会遇到阻力，”他说。

Overduin指出，该论文的第一作者TroyKervin是COVID-19大流行期间其实验室的一名本科生，目前正在攻读博士学位。在牛津大学。

奥弗杜因说：“一名本​​科生能够想出一种新的密码，颠覆生物学，让我们能够以一种全新的方式理解它，这是一件了不起的事情。”“这是一个很好的例子，说明新的视角如何解决困扰资深科学家数十年的老问题并解决它。”

“我们的本科生拥有巨大的精力和热情，而且他们没有其他科学家可能存在的偏见，”奥弗杜因说，他每年夏天都会在他的实验室雇用六名本科生研究人员。

该研究的下一步包括使用蛋白脂质代码更好地了解神经细胞、细菌、病毒和线粒体的特殊膜，这些膜为细胞产生能量。

“在将其转化为帮助人们的方法方面，我们仍处于这项基础研究的早期阶段，”奥弗杜因说。