有關(guān)生命起源的分子語言成功重建

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加拿大蒙特利爾大學(xué)科學(xué)家開創(chuàng)性地重建了生命起源的兩種分子語言，并進(jìn)行了數(shù)學(xué)驗(yàn)證?！睹绹?guó)化學(xué)會(huì)志》最新發(fā)表的這一突破，為納米技術(shù)的發(fā)展打開了新的大門，其應(yīng)用范圍包括生物傳感、藥物輸送和分子成像。

插圖描繪了生命起源的兩種分子語言。相同的白色分子，表示為鎖，通過變構(gòu)（頂部）或多價(jià)（底部）被激活。變構(gòu)激活劑（青色）誘導(dǎo)鎖的構(gòu)象變化，而多價(jià)激活劑提供鎖的缺失部分，兩者都可以通過鑰匙激活（粉紅色）。圖片來源：凱特琳·穆尼/穆尼醫(yī)療媒體

人們可以把生物體看成由數(shù)十億個(gè)納米機(jī)器和納米結(jié)構(gòu)所組成的，這些納米機(jī)器和結(jié)構(gòu)之間的通信，能創(chuàng)建移動(dòng)、思考、生存和繁殖等等諸多高階行為。

生命出現(xiàn)的關(guān)鍵正依賴于分子語言（信號(hào)機(jī)制）的發(fā)展，這確保了生物體中的所有分子能夠協(xié)同工作。而隨著人類進(jìn)入納米技術(shù)時(shí)代，許多科學(xué)家認(rèn)為，設(shè)計(jì)更復(fù)雜、更有用的人工納米系統(tǒng)的關(guān)鍵，取決于人們理解和利用分子語言的能力。

一種眾所周知的分子語言就是變構(gòu)，其機(jī)制是“鎖和鑰匙”：一個(gè)分子結(jié)合并修改另一個(gè)分子的結(jié)構(gòu)，指導(dǎo)它觸發(fā)或抑制活動(dòng)。

另一種鮮為人知的分子語言是多價(jià)，也稱為螯合效應(yīng)。它就像一個(gè)謎題：當(dāng)一個(gè)分子與另一個(gè)分子結(jié)合時(shí)，它通過簡(jiǎn)單地增加其結(jié)合界面，促進(jìn)（或不促進(jìn)）第三個(gè)分子的結(jié)合。

在所有生物體的所有分子系統(tǒng)中，都觀察到了這兩種語言。此次，研究人員提出了創(chuàng)建基于DNA的分子系統(tǒng)的想法，該系統(tǒng)可使用兩種語言發(fā)揮作用。團(tuán)隊(duì)以一種簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)方程很好地描述了這兩種語言，從而解開了參數(shù)和設(shè)計(jì)規(guī)則，實(shí)現(xiàn)編程納米系統(tǒng)內(nèi)分子之間的通信。

憑借該新成果，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并制造了可編程抗體傳感器，該傳感器可檢測(cè)不同濃度范圍內(nèi)的抗體。與此同時(shí)，這一發(fā)現(xiàn)還揭示了為什么天然系統(tǒng)會(huì)選擇其中一種分子語言而不是另一種的原理。

（來源：科技日?qǐng)?bào)）

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