研究人员建议，许多变形蛋白具有“潜在的温度依赖性”。如果这一点得到确认，这将意味着温度——尤其是低温——在引发变形蛋白的形状变化中发挥着基础性作用。
变形蛋白可以被视为人类、动物和细菌细胞的“变形者”。它们在两种不同形状之间剧烈切换的能力使其能够适应不断变化的环境并执行多种功能。
尽管变形蛋白在活生物体中非常有用，但关于它们如何转变的知识仍然很少。为了解决这个谜团，马里兰大学化学与生物化学系及生物科学与生物技术研究所（IBBR）的教授约翰·奥尔班表示，在《美国国家科学院院刊》（PNAS）“观点”部分发表的一篇新论文提供了一个“大胆的理论”。
奥尔班和他的合著者安迪·李旺，加州大学默塞德分校的化学和生物化学教授，建议许多变形蛋白具有“潜在的温度依赖性”。如果这一点得到确认，这将意味着温度——尤其是低温——在引发变形蛋白的形状变化中发挥着基础性作用。
最终，更好地理解变形蛋白可能会推动生物医学研究和拯救生命药物的开发。
奥尔班表示：“设计可切换且具有多种功能的蛋白质可能是可行的。它们可能成为潜伏蛋白，进入癌细胞并伪装成一种状态，但在某些环境条件下切换到一种可以杀死细胞的状态。”
已知变形蛋白会根据各种环境“触发因素”——例如酸度或氧化的变化——而改变形状，但奥尔班和李旺的理论在此基础上更进一步。他们的研究试图解释为什么变形蛋白能采取的各种形状之间存在平衡。
奥尔班说：“变形蛋白不能变形，除非两个状态之间存在平衡，我们的假设是，这种平衡的潜在原因与温度有关。我们认为这可能是一种普遍机制。”
奥尔班表示，这一假设受到了他在2023年共同撰写的一项早期研究的启发。该论文揭示了一种工程变形蛋白在研究人员调整温度在5到30摄氏度的“相对狭窄”范围内时，在折叠状态之间来回切换的现象。
奥尔班说：“现在还有其他一些天然变形蛋白的例子，但这是第一个仅使用温度可逆切换的设计蛋白的例子。安迪和我开始更多地讨论，并想知道其他变形蛋白是否遵循同样的模式。”
在他们的新《PNAS》论文中，奥尔班和李旺调查了26对以前研究过的变形蛋白，尽管之前从未考虑过这个温度依赖性理论。具体来说，研究人员分析了从一种蛋白状态到另一种状态的疏水接触差异——即有助于保持结构稳定的排水区。
在有实验数据的情况下，研究人员发现几乎每对蛋白质在疏水接触方面都有显著差异，这些差异与温度依赖性变化密切相关。低温状态与较少的疏水接触相关，导致更灵活的状态，有助于变形。
迄今为止发现的证据似乎支持他们关于温度在变形蛋白中作用的理论。
奥尔班说：“这还是一个工作假设，但到目前为止得到了支持。我们很惊讶，因为我们认为这是一个相当大胆的想法。”
展望未来，这项研究可以应用于寻找更多变形蛋白，而这很难识别。全球蛋白质数据银行大约包含20万个已知的单态蛋白（即具有单一、稳定结构的蛋白），但变形蛋白不到100个。奥尔班相信，通过使用温度作为触发因素，一些被认为是单态的蛋白质可能会转变，揭示其作为变形蛋白的真实本质。
虽然奥尔班的主要动机是回答触发变形蛋白的基本机制的问题，但他对未来的应用也抱有乐观态度。
奥尔班表示：“到目前为止，我们的兴趣主要是基础性的，但我们讨论了可能的生物技术应用，我认为这不是空中楼阁。我认为，在不久的将来，我们将更可靠地预测变形蛋白，设计它们并为我们服务。”
