據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)3月21日報道，最近,，美國加利福尼亞大學(xué)（UC）伯克利分校和勞倫斯·伯克利國家實驗室科學(xué)家開發(fā)出一種整聯(lián)蛋白的計算機模型,，只有約20納米長，能模仿真實的整聯(lián)蛋白在細胞中的活動,，且對能量和其他變化產(chǎn)生的反應(yīng),。這一成果為人們探索整聯(lián)蛋白如何把細胞內(nèi)外環(huán)境聯(lián)系在一起開辟了新途徑。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《公共科學(xué)圖書館·計算生物學(xué)》上,。

細胞就像一種社會動物,，不停地與周圍環(huán)境交往互動,，接受來自周圍的信號：何時該分裂、要到哪里去以及其他危急任務(wù),。驅(qū)動整個細胞網(wǎng)絡(luò)運作的關(guān)鍵要素之一就是整聯(lián)蛋白,。這種蛋白位于細胞的外層質(zhì)膜，由α和β兩個亞基組成,，能把細胞外的機械壓力轉(zhuǎn)化為細胞內(nèi)的化學(xué)信號,，告訴細胞該做什么。如果它們不能正常工作,，整聯(lián)蛋白就會導(dǎo)致疾病,，如動脈粥樣硬化和多種癌癥。

但迄今為止,，科學(xué)家還未能確切知道整聯(lián)蛋白是怎么工作的,，以及它的完整晶體結(jié)構(gòu)，因為要通過實驗觀察蛋白質(zhì)分子機器的運作非常困難,。如果有一種不依賴實驗方法的新途徑,，將為研究帶來極大便利。

新研究由伯克利實驗室物理生物科學(xué)分部科學(xué)家,、生物工程與機械工程副教授莫罕默德·莫弗雷德和研究生邁哈戴德·邁哈博德共同指導(dǎo),。他們的“分子動力學(xué)”模型是計算生物學(xué)領(lǐng)域的最新范例，通過計算機分析生物現(xiàn)象,，探索無法用實驗揭示的原理機制,。整聯(lián)蛋白模型的模擬運作要花大量機時，某些模擬需要600個并行處理器運行48個小時,。莫弗雷德說：“現(xiàn)在,，我們能通過計算機模擬，揭示質(zhì)膜上的整聯(lián)蛋白是怎樣把細胞外的機械信號轉(zhuǎn)化為細胞內(nèi)的化學(xué)信號的,?！?/span>

利用該模型，研究人員還揭示了整聯(lián)蛋白是怎么“知道”用更多數(shù)量來反應(yīng)更大壓力的,。當(dāng)它們被外部壓力激活時,，整聯(lián)蛋白會在細胞表面聚集在一起，把它們的蛋白質(zhì)連接起來形成一種焦點粘合結(jié)構(gòu),，受到更大壓力時,，這些粘合還會召集更多的整聯(lián)蛋白。根據(jù)模型顯示,，組成整聯(lián)蛋白的亞基是由肌動蛋白細絲連接在一起的,，這可能是它們能吸引更多同伴的原因，這種結(jié)構(gòu)形成了細胞的基本骨架,?！拔覀儼l(fā)現(xiàn),，如果肌動蛋白細絲承受了更大壓力，它們會自動地把更多整聯(lián)蛋白聚在一起,，形成更大的集叢,。”邁哈博德說,。

該模型還有助于回答一個長期未解的問題：整聯(lián)蛋白是在被激活后立即發(fā)生了相互作用還是即便它們聚在一起,，彼此間也根本不會相互作用。研究人員利用模型模擬了當(dāng)整聯(lián)蛋白嵌在質(zhì)膜上時,，彼此間發(fā)生相互作用的可能性,。他們發(fā)現(xiàn)，整聯(lián)蛋白在間隔一個β亞基時很可能發(fā)生相互作用,。

這些發(fā)現(xiàn)都是通過計算模擬獲得,，有助于指導(dǎo)人們設(shè)計新的實驗，以揭示整聯(lián)蛋白的作用及運行機制,。莫弗雷德說：“我們的研究提出了一種假設(shè),，將整聯(lián)蛋白活性與聚集聯(lián)系在一起，也為將來的研究開辟了新途徑,?！?（常麗君）