造型分子

酶是生物化学的关键。没有它们，对生命至关重要的化学反应就不可能发生得足够快，不足以维持生命。现在我们对它们的工作原理有了更多的了解，我们想要设计这些催化剂来完成其他重要的工作。但要做到这一点，我们需要知道它们是如何抓住它们的化学底物的，以及它们暂时需要采取什么样的形状变化来引起反应。剑桥化学家Michele Vendruscolo一直在使用溶菌酶的核磁共振图像来模拟这一过程。

米歇尔:问题是要理解一个分子如何抓住另一个分子，然后释放它。这是分子运动的问题。所以，我们需要能够在分子水平上描述运动的技术，通常是纳米级的。所使用的特殊技术被称为核磁共振波谱学，它是基于电磁辐射与原子核相互作用的特性。简单地说，这是一种能够探测分子如何运动的技术。这是描述捕获和释放分子所需的一系列运动的理想技术。

克里斯:蛋白质，酶，是不是一直在不停地运动?那么，当你试图看到这些运动时，为什么你没有得到一种模糊的图像呢?你如何将它们的分辨率降低到可以像钟表一样观察它们的运动?

Michele -实际上你得到的是一张模糊的照片。所以关键是如何从这个平均信息中分离出它的各个组成部分。如果我们学过的话，有一个基本的阶段叫做基态，然后还有另一个有趣的状态叫做中间态中间态存在的概率要低得多但是很重要，因为在这个状态下分子会被酶作用从而被释放。

克里斯-那你是怎么做到的?你会不会用一种形式的酶冻结时间然后观察它，然后用另一种形式的酶冻结时间然后观察它?或者你看了所有的形状，然后找出它必须是什么形状才能产生你所看到的混合图像?

Michele -最后是模型制作。因为我们有不同结构总体的平均信息，但我们知道有不同的结构。因此，我们使用理论建模和计算机模拟来建立这些结构的真实模型，然后我们要求我们看到的信号是我们生成的模型的平均值。

克里斯:当你这样做的时候，这揭示了什么关于酶系统的行为我们以前没有洞察到的?

Michele -嗯，尽管很明显这个分子，酶必须捕获并释放它的底物。我们只是不知道它们的原子结构。我们知道他们应该在那里，但我们没有一个模型。那么，我们的贡献是，在酶的特殊情况下，它被称为溶菌酶，我们现在知道了释放中间状态的原子结构。这是有帮助的，因为从长远来看，这可能会导致更好的设计酶的能力。

Chris -因为很明显我们现在已经可以开始操纵蛋白质了。现在，如果你了解它们是如何工作的，那么我们就可以让蛋白质做一些我们想让它们做的化学反应，而这些化学反应目前在自然界中是不存在的。

米歇尔-是的。这实际上是一个更广泛的研究领域的一个很小的组成部分，正如你所说，我们开始有能力操纵分子，这是一种惊人的能力，因为这些过程发生的规模通常比我们日常生活经历的规模小10亿倍。所以，我认为在这些景观上工作的能力是惊奇的持续来源。