在一项突破性的发现中，研究人员发现，即使一种古老的蛋白质的分子结构像镜子中的倒影一样翻转，它仍然可以工作。这一罕见且出乎意料的发现为蛋白质如何与DNA和核糖核酸可能已经进化了。
一组国际科学家揭示，一种简单而古老的蛋白质，被所有形式的生命用来附着在DNA和RNA上，即使它的“利手”被逆转，也能发挥作用。这标志着核酸结合蛋白首次被证明在研究人员称之为“镜像世界”的环境中运行，它挑战了长期以来关于生命分子机制严格单向设计的信念。
这项研究由东京地球生命科学研究所（ELSI）的科学家领导，与来自耶路撒冷希伯来大学和魏茨曼科学研究所发现这种古老的蛋白质基序在功能上是“双灵巧的”。换句话说，它可以结合天然和镜像版本的DNA和RNA。这种非凡的灵活性以前从未在与核酸相互作用的蛋白质中出现过，它为了解地球上生命的早期进化打开了一扇窗户。
像人类的手一样，许多分子以“右手”和“左手”的形式存在，它们是彼此的镜像。地球上的生命对分子惯用性有着强烈的偏好：蛋白质是由左撇子组成的氨基酸而核酸是由右手糖组成的。这种现象称为同手性，是我们所知的生物学的一个基本特征。
除了少数例外，翻转复杂分子的惯用手会导致其与地球生命步调一致并停止运作。这有点像爱丽丝穿过镜子走进一个与她自己截然不同的世界。这一事实导致了一种长期的观点，即镜像蛋白质不能发挥正常的生物功能。
一个令人惊讶的发现：功能的模糊性由ELSI特聘副教授兼硕士生Tatsuya Corlett教授Liam M.Longo领导的新研究，与耶路撒冷希伯来大学的Norman Metanis教授和Orit Weil Ktorza博士以及Yaakov（Koby）Levy教授博士合作。魏茨曼科学研究所的学生Segev Naveh-Tassa、Yael Fridmann-Sirkis博士、Dragana Despotović博士和Kesava Phaneendra Cherukuri博士质疑了这一假设。
该研究发表在杂志上Angewandte Chemie，研究人员报告称，一种被称为螺旋-发夹-螺旋（HhH）基序的原始且广泛保守的蛋白质结构能够以左旋和右旋形式发挥作用。
在其自然状态下，HhH基序与DNA和RNA结合。令人惊讶的是，研究人员发现该基序的化学合成镜像也是功能性的——作者将这种现象称为功能性双灵巧性。简单地说，HhH图案就像一只手套，紧贴双手。以前没有报道过这种核酸结合蛋白。
测试和模拟：意外的相似性双标记DNA具有右手扭转，因此合理的预期是镜像蛋白质无法结合。
Longo：“我看着这个图案——只是在电脑上玩——突然想到：这个图案可以绑定镜子-DNA！”肽化学家梅塔尼斯（Metanis）说：“这是一个疯狂的想法，但我们对结构看得越多，就越觉得我们可能在做什么。”
为了研究镜像的HhH基序蛋白是否与双链DNA结合，他们合成了镜像蛋白并在实验室测量了其结合。
但是镜像蛋白的结合与天然蛋白相似吗？为了验证这一点，研究人员分析了非结合的动力学以及几种突变的影响。这两种方法都有惊人的相似之处。
在这些结果的鼓舞下，Longo联系了计算化学家利维，他可以使用分子模拟来绘制结合过程的详细分子图。研究人员的发现让他们感到惊讶：尽管天然蛋白质和镜像蛋白质与DNA的结合方式存在差异，但蛋白质的类似区域负责每种情况下的结合。换句话说，这两种结合模式在分子水平上相互关联。
这项研究是双灵巧蛋白与核酸结合的第一个令人兴奋的例子，它提出的问题比它回答的更多。首先是什么力量导致这种蛋白质具有双功能？
“我们仍然不知道，”Metanis说。“也许它反映了这个结构域需要结合多种类型的DNA结构，或者沿着DNA分子滑动。”或者，也许它指向了一个更大的进化谜团。
“最有趣的解释是，功能性双元性曾经受到选择性压力，可能是由于古代的镜像生命！”Longo笑着说。但作者警告说，要得出这样的挑衅性结论，我们还有很长的路要走。现在，寻找其他双灵巧蛋白质的工作开始了！
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