從化學到生物-分子鏈自催化生長的假說

大家好，本周再推薦一篇PNAS上的研究蛋白摺疊理論的文章，通訊作者Ken A. Dill教授來自美國紐約州立大學石溪分校，一致致力於研究蛋白摺疊的物理機制，他們組提出的energy landscape模型是近幾十年最有影響的模型之一，比作者照片更有名的，應該是圖中這個漏斗狀能量面示意圖，這也是我上周推送中作者試圖與自己的實驗結果相互彌合的理論。

在本文中作者試圖回答這樣一個問題：生命誕生之初，短鏈分子是如何自發增長的？或者說，一條隨機序列是如何增加自身的信息和自催化（增加濃度）的？這一過程又被稱作從化學到生物（CTB），隨機聚合併不能解釋長鏈高分子比如RNA、蛋白質的產生。

作者通過一個非常簡單的經典HP模型（只有輸水和親水兩種單元的隨機鏈狀高分子），發現即使比較短的HP鏈也可以塌縮成為相對緊湊的結構，並暴露出輸水表面。以這些輸水表面作為活性位點，它們可以延伸其他HP鏈，就像現在的核糖體。這種摺疊催化劑展示出自催化性質，使短鏈增長為具有特定序列的長序列。

對於模型中這些推測，作者也給出了一些支持的證據：(1).隨機HP序列有的可以摺疊；(2).今天的蛋白表面上有很多輸水的位點；(3).這些位點多有催化功能；(4).原始蛋白可能具有催化肽鏈增長的功能。

同時這個模型被發現有一個有趣的性質是不會收斂成唯一的結果序列，它可以生成序列系綜從而被自然進一選擇。這個機制描述了序列和構象之間的特異性如何有助於CTB的轉換。

title: Foldamer hypothesis for the growth and sequence differentiation of prebiotic polymers

link: http://www.pnas.org/content/114/36/E7460.abstract

doi: 10.1073/pnas.1620179114

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