加州大学伯克利分校(University of California，Berkeley)的科学家们找到了一种让某些蛋白质在细胞外保持活性的方法，这可能会带来一种新的材料类别，这种材料只能在生命系统中找到功能。研究人员利用这项技术制造了可以吸收和捕捉化学污染的垫子。

尽管科学家们多年来一直致力于将蛋白质稳定在原生环境之外，但在将蛋白质与合成成分结合而又不损害蛋白质活性方面进展有限。这项新的研究展示了一种在合成环境中保持蛋白质活性的独特方法，为发掘细胞外蛋白质的能量开辟了道路。该研究中提出的材料可以在以前不可行的情况下进行按需生化反应。

该研究的作者、材料科学与工程系及化学系的教授Ting Xu说：“我们认为我们已经破解了自然和合成系统接口的代码。”

这项研究将发表在3月16日的《科学》杂志上。这项研究得到了美国国防部的资助。西北大学的合作者得到了能源部和Sherman Fairchild基金会的支持。里昂大学和空军实验室的合作者得到了富布赖特项目和米勒学院的支持。

蛋白质的问题在于它们过于挑剔。将它们从原生环境中移除，它们可能会分崩离析。为了正常工作，蛋白质必须折叠成特定的结构，通常需要其他蛋白质的帮助。为了克服这个挑战，Xu的实验室分析了蛋白质序列和表面的趋势，以了解他们是否能够开发出一种合成聚合物，提供蛋白质保持结构和功能所需的所有东西。

“蛋白质有非常明确的统计模式，所以如果你能模仿这种模式，那么你就能将合成和自然的系统结合起来，这样我们就能制造出这些材料。”Xu说。

Xu的实验室然后创造了随机杂聚物，他们称之为RHPs。RHPs由四种类型的单体亚基组成，每种的化学性质都被设计来与感兴趣的蛋白质表面的化学斑块相互作用。单体连接起来模仿天然蛋白质，以最大限度地增加它们与蛋白质表面相互作用的灵活性。RHPs作为一种非结构化蛋白质，常见于细胞内。在蛋白质翻译过程中，他们增加了膜蛋白在水中的折叠，并在有机溶剂中保持了水溶性蛋白质的活性。

西北大学的研究人员进行了广泛的分子模拟，表明RHP能够与蛋白质表面发生良好的相互作用，在有机溶剂中包裹蛋白质表面，而在水中包裹蛋白质表面，从而在非天然的环境中导致蛋白质的折叠和稳定性的正确。

研究人员随后测试了他们是否可以使用RHP来制造以蛋白质为基础的材料，用于有毒化学物质的生物修复，这些材料由国防部资助。研究人员将RHP与一种叫有机磷水解酶（OPH）的蛋白质混合，这种蛋白质可以降解杀虫剂和化学战剂中的有毒有机磷化合物。

研究人员使用RHP/OPH组合物制作纤维垫，将这些垫子浸泡在一种众所周知的杀虫剂中，并发现这种垫子在几分钟内就能降解掉约相当于总纤维垫的十分之一的杀虫剂的数量。这打开了大门创造更大的垫子，可以吸收像战区这样的地方的有毒化学物质。

“我们的研究表明，这种方法应该适用于其他酶。”Xu说。“这可能使我们有可能在不同材料上建立一个便携式化学实验室。”