科學家揭示:人體內的蛋白質一直在振動

【正見新聞網2014年01月21日】

近日物理學家宣稱,他們通過測量的數據可以證明,人體內的蛋白質充斥著能量。根據 Nature Communications(自然通訊)的最新一項研究表明,在人類和其他生物體內的數以百萬計的蛋白質,像小提琴上的弦或風琴的管子般,一直在以不同的方式振動著。當然,科學家們很早以前就懷疑蛋白質以這樣一種方式進行振動,但直到最近,他們才運用高科技手段證明了這種振動的真實存在。

布法羅大學和豪普特曼-伍德沃德醫學研究所組成了一個研究小組。文章的主要作者,布法羅大學的物理教授 Andrea Markelz 在新聞稿中表示,他們發現分子內的持續振動就像類似於門鈴一樣持續不斷。通常我們無法意識到這種不停地振動(你能想像如果我們能意識到會是怎樣一番景象嗎?),但它的迷人之處在於,它用振動在人類和其他物種的身體之中演奏著一曲名副其實的交響樂。

布法羅分校和豪普特曼大學- 伍德沃德醫學研究所(HWI)科學家使用他們開發的太赫茲近場顯微鏡技術,首次詳細觀察到抗菌蛋白質lysozyme溶菌酶的振動。

Markelz 解釋道,這種微小的動作使蛋白質能夠快速改變形狀,因此他們可以很容易地結合其它蛋白質。這一過程是人體執行關鍵的生物學功能所必須的,例如吸收氧氣,修復細胞和DNA複製等功能。Markelz 同時補充說,這項研究開啟了一扇關於研究生命延續的基本細胞過程的全新大門。

Markelz 說道:“自從20世紀60年代以來,人們花了很多年的時間,試圖測量蛋白質中的這些振動。”Markelz 和她的團隊通過蛋白質的一種有趣的特性完成了這項工作。蛋白質吸收光波,並以同樣的頻率進行振動,這就好像一個樂手準確的擊中正確的音符,從而引發的酒杯的顫抖和晃動。Markelz 又說道:“酒杯的振動,源於它們吸收了聲波的能量,而酒杯的形狀,則決定了什麼樣的聲波可以被這種酒杯所吸收。不同結構的蛋白質同樣也會吸收不同頻率的光波,並隨之產生相應的振動。”

為了研究一種稱之為“溶菌酶”的蛋白質的振動,科學家們將一份樣品暴露在不同頻率和偏振的光波之中,然後測量這種蛋白質所吸收的光波的類型。這項實驗使得科學家們能夠確定,在正常的生物條件下,蛋白質的哪些部分會產生振動。與此同時,科學家們也發現,這些振動隨著時間的推移,在不斷地挑戰著現有的假設。

Markelz 解釋說:“如果你按響一個門鈴,它會在你按下的同時發出其特有的聲響,這就像蛋白質振動的方式。許多科學家曾經認為,蛋白質更像一個濕潤的海綿而非一個門鈴,因為當你按壓一個濕潤的海綿時,你不會得到一個持續的聲音。”Markelz 總結道:“這種單元系統的確令人驚異。你可以將一個單元想像為一台小型機器,它做著許多不同的事情—它可以感受到外界,它可以製造更多的它本身,它還可以讀取和複製 DNA 等等,所以為了所有這些事情能夠發生,蛋白質必須不停地振動並相互影響。”

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