天然界分子标准初次发现分形图画
4月10日,发表于《天然》的一项研讨报导了细长聚球藻发生的一种酶柠檬酸合酶,可以自我拼装构成谢尔宾斯基三角形。这是一种在较小标准上重复的数学分形。
分形简略来讲便是一个几许形状,可以分红数个部分,分出来的每一部分与这个几许形状全体缩小后的形状近似,即具有自相似性。微观标准的分形在天然界中都会存在,如浮屠菜花或蕨类植物的叶片。但迄今为止,人们从未在分子标准上识别出规矩的分形。
柠檬酸合酶是大多数生物体内三羧酸循环的一部分。而三羧酸循环是一系列发生能量的化学反应,是需氧生物体内都会存在的代谢途径。
德国马克斯普朗克陆地微生物研讨所的Georg Hochberg和搭档发现,细长聚球藻发生的柠檬酸合酶以一种不同寻常的构形存在,即谢尔宾斯基三角形,它由很多个形状相同的三角形组成。
柠檬酸合酶由一个单体组成,可以拼装成不相同的形状。Hochberg团队经过电子显微镜发现,在细长聚球藻中,柠檬酸合酶可以拼装成包括6个单体的三角形,它可以与别的两个由6个单体组成的三角形结合,构成包括18个单体的三角形,这个三角形还可以与别的两个与其相同的三角形结合,构成包括54个单体的三角形,终究构成相似谢尔宾斯基三角形的形状。
经过将分形酶的基因序列与其他细菌作比较,研讨人员追溯了其进化史,发现它终究只存在于细长聚球藻这一种蓝细菌中。他们尽管置疑柠檬酸合酶自拼装成分形形状可能为细长聚球藻带来了一些进化优势,但在试验中,去除这种酶并不可能会呈现任何显着影响。“细长聚球藻好像并不在乎它是不是真的存在。”研讨小组成员Franziska Sendker说。
“或许天然界中可能有更多这种杂乱分形形状,仅仅由于人们还没有真实寻找过它们。”英国牛津大学的Ard Louis说,“分形很简略,它们应该相对简单进化出来。即便不具有自适应性,它们也很可能广泛存在于蛋白质复合物中。”
德国达姆施塔特工业大学的Nico Bruns以为,可以测验将其组合成三维形状,作为一个具有清晰内部和外部边际的纳米尺度容器,规划出蛋白质笼或胶囊,从而用来封装和开释其他分子。(徐锐)