分子“GPS”可定位酶的活性中心

　　在日常生活中，全球定位系統（GPS）能可靠定位一輛車在行駛途中的即時位置。最近，德國波恩大學科學家開發出一種分子“GPS”，用這種“分子定位系統”能可靠確定金屬離子在酶里面的位置，這些離子在新陳代謝和生物產品合成中都扮演著重要角色。相關論文發表在最近的《應用化學》雜志上。

　　 如果沒有酶，地球上也不會有生命。這些酶分子控制著各種生化反應，從食物消化到遺傳信息復制。“酶的空間結構很復雜，有著多重折疊，許多層和許多彎曲。”波恩大學物理與理論化學研究所教授奧拉夫·希曼說。

　　 而這種“蛋白質結”的反應中心叫做“活性中心”，通常有一種或多種金屬離子。在化學反應中，物質會附著或接近金屬離子，離子幫助破壞和重建分子鍵，由此將一種物質轉變為另一種新物質。比如在人們胃里，就不斷地發生著這種轉變，食物被分解成身體容易吸收的物質。

　　 為了研究這些酶是怎樣運作的，科學家需要精確掌握單個原子在這些生物分子中是怎樣排列的。“只要我們知道酶里面的金屬離子在什么地方，就能精確掌握反應進程。”希曼說。他的研究小組利用一種與GPS（全球定位系統）原理極為類似的新方法，確定了一種酶的活性中心的位置。

　　 “酶的結構復雜重復，就像交通高峰時的高速迷宮。”研究人員解釋說，要在繁忙的高速路上定位一輛車幾乎是不可能的，金屬離子就像高速路上的車，“隱藏”在酶的重重纏繞和折疊中。就像GPS能定位某輛車的位置，分子GPS也能定位金屬離子的位置。

　　 “我們的‘衛星’是自旋標記。”研究生第納爾·阿布杜林說，這是一些小的有機分子，有不成對電子而且很穩定。他們把6個這種“分子衛星”散布到天青蛋白（azurine，中心有銅離子的藍色蛋白）酶模型中，首次通過計算機程序跟蹤了這些微小“衛星”在纏繞的酶中的“軌道”。他們用一種叫做PELDOR的分光計確定了各個“衛星”和金屬離子之間的距離。“就像GPS那樣，我們能精確定位酶里面活性中心的位置。”阿布杜林說。

　　 “我們開發了用于基礎研究的方法，還能用它來弄清其它酶的結構。”希曼說。更好地理解活性中心的物質轉變，最終也是工業制藥的基礎。