熟雞蛋變回生雞蛋

最近,一條讓熟雞蛋變生雞蛋的科技新聞在網路上廣為傳播,這究竟是一種怎樣的技術呢?熟雞蛋變生雞蛋,一些人大呼被這種逆天技術顛覆“三觀”,另一邊則有人覺得這是研究人員“閒得蛋疼”在做無意義的事。然而實際上,熟雞蛋變生雞蛋,研究者並沒有真的“將熟雞蛋變回生的”,這其實只是一種概括性的比喻。熟雞蛋變生雞蛋這種比喻最終被一些媒體誤讀了。 在研究報告中,我們可以發現這一技術的真實意義——讓變性失活、結構亂掉的蛋白質恢復活性,重新摺疊成正常的結構。論文的文末,用一小段用於通俗傳播的總結,使用了讓熟雞蛋變生的比喻,僅此而已.

過程

該研究團隊在實驗中採用了多種不同的蛋白質材料,嘗試將它們轉化成可用的蛋白質,如溶菌酶。眾所周知,雞蛋的蛋清在煮熟的時候會變成白色,它富含蛋白質,加熱後蛋白質長鏈展開,失去活性,然後重新組合成一種更緊密、更複雜的結構。因此,蛋清才從透明的粘液狀變成白色有彈性的固體。

該項目的研究人員發現了一種拆解複雜蛋白質鏈以使其恢復到原本結構的方法:首先,他們用一種化學物質液化熟雞蛋的蛋白,然後用渦旋射流裝置切斷緊密纏結的蛋白質分子鏈以使它們正常重構。

“是的,我們發明了一種不煮熟雞蛋的方法。”加州大學歐文分校的化學分子生物學和生物化學教授格里戈·韋斯這樣說道,“在文章里我們描述了一種可以分開糾纏的蛋白質使得它們可以再折起的設備。我們將雞蛋蛋白在90攝氏度的溫度下煮了20分鐘,再將雞蛋的一個關鍵蛋白質恢復到正常運轉狀態。”

和其他研究人員一樣,韋斯一直致力於有效地產生和回收有價值的分子蛋白質,這類蛋白質具有廣泛的套用,但它們常常在形成時未進行正確的摺疊,從而形成結構錯誤的形狀,這導致它們幾乎成為廢物。

“我們感興趣的並不是處理雞蛋的過程,而是演示這個過程有多強大。”韋斯說道,“真正的問題是你花了太多時間從試管上颳去膠性蛋白,而你需要某種回收這一材料的方法。”但常用方法非常昂貴也耗時:分子水平的透析大約要進行4天,“而新的過程只需要幾分鐘,它加速了上千倍 。”

蛋白質是生命活動的主要承擔者。多樣的胺基酸排列組合,靈活的肽鏈摺疊方式,使不同的蛋白質得以行使各種各樣的功能。在生產蛋白質時,細胞內的“工匠”們會將遺傳密碼翻譯成肽鏈——這些肽鏈像色彩斑斕的毛線,會通過一系列摺疊和加工過程被“織”成能發揮作用的蛋白質。

設法讓變性蛋白質重新摺疊的技術並不是沒有,但它們大多費時費力。比如,用高濃度尿素將蛋白質完全變性溶解後,再用數升溶液進行數天的透析來慢慢除去尿素,等這些蛋白質一點點折回正確的樣子。而這項研究里,研究者們利用渦流裝置對蛋白質包含體懸濁液進行旋轉處理,從而產生剪下力,輔助蛋白質進行再摺疊。

用中國人比較容易理解的方式可以去參觀一下傳統美食元宵的製作流程。論文裡面是8M尿素溶解失活蛋白,迅速稀釋五倍,然後打入高速旋轉的管子裡。利用旋轉產生的切變應力撕開新生的較為脆弱的錯誤次級鍵,“滾”出球狀的天然狀態。方法不能說不巧,但是離實際工業化生產還是有較大的距離。這錢感覺基本算是打水漂了。

為了測試這套技術的本領,研究小組確實用了蛋清——不過可不是你想的那樣。他們將蛋清用磷酸緩衝液稀釋後,在90℃下煮了20分鐘,得到了所謂的“熟雞蛋清”。隨後,他們用高濃度的尿素將這份“亂線團”給溶了,再利用VFD技術處理使其中的蛋白再摺疊。對其中雞蛋清溶菌酶活性的測定表明,哪怕只旋轉2.5分鐘,這些溶菌酶也能正確地摺疊回來,恢復大部分活性。對於這些溶菌酶而言,它們的確可以說是從熟雞蛋中的狀態回到了生雞蛋中的狀態——不過,這顯然不是把熟雞蛋整個變回生雞蛋。

當然,熟雞蛋變生雞蛋這項技術得到套用,科學家們認為這對醫藥品行業和蛋白質生產的研究會起很大作用。

例如現在,在製藥公司里,由於蛋白質很少能被分離,所以多使用高價的“倉鼠卵巢細胞”來製作癌抗體。因此,需要進行抗癌治療的患者們就要負擔高額的治療費。但是只要使用這項技術,就有可能從酵母和大腸菌的細菌中再生成蛋白質,迅速又廉價。通過簡化蛋白質的形成,也許未來癌症的治療費用也可以便宜不少。

研究意義

難不成變回去的生雞蛋還能孵小雞嗎,這肯定不行。但科學家說了,這絕對不是一個無聊的研究,這種能夠還原蛋白質分子的技術未來或許具有永遠改變整個生物產業的潛力 。

投入市場

韋斯說道:“我們的研究不僅會省很多錢,更重要的是會省下大筆的時間,因為時間就是金錢。”對於該技術在癌症治療方面的套用,他尤其樂觀。

癌症治療技術中有一種是用實驗室製成的抗體附著在癌細胞的蛋白質上,這樣免疫系統就能摧毀這些癌細胞。在實驗室製作抗體蛋白相當耗時且費用昂貴。韋斯說,這項技術可以大大減少製作抗體蛋白的時間和成本。

例如,製藥公司目前正在昂貴的倉鼠卵巢細胞上創造癌症抗體,這類細胞的蛋白質一般不會發生錯誤的摺疊。快速而廉價地促進蛋白質的流水線加工,使得癌症治療更能負擔得起。

工業乳酪的製造者、農民以及其他使用重組蛋白質的人,也可以因此獲取更高利潤。

2015年1月29日,加州大學歐文分校已經為該技術申請了專利,並將很快投入市場。

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