魔爪文学

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第八十八章 物理学武术10（第1页）

在《造化弄人》里，彗星提及的“借助特定蛋白质饿死癌细胞”这一医学概念，被笼统地称为“基因疗法”，这种表述其实并不准确。

其实严格来讲，这种借助特定蛋白质，通过抑制癌细胞营养摄取等途径来“饿死”癌细胞的医学技术，应被称为“靶向代谢疗法”或者“蛋白质阻断疗法”。

尽管这部影视作品并没有对此概念展开过详细的阐释，但孩子们却通过母亲的讲解，大致明白了一些其中的基本原理。

具体来说，在《造化弄人》中，彗星之所以只需对舞龙做个简单的基因测试，就能分辨出他体内哪些细胞是“健康细胞”，哪些又是携带癌变基因的“癌细胞”，这是因为人体细胞都携带遗传信息（基因），而正常细胞与癌细胞在基因层面存在差异。

基因测试技术恰好能够检测细胞内的基因序列以及表达状况。

例如：在肝癌中，特定的基因变异，如tERt启动子的突变、b1（编码β-in蛋白）突变、tp53抑癌基因的失活或缺失，以及AxIN1基因的突变等，这些基因变异可作为识别肝癌细胞的分子标志物。

此外，肝癌中还可能涉及ARId1A、ARId2等染色质重塑基因的突变，以及NFE2L2等氧化应激相关基因的异常，这些分子改变在肝癌的发生、发展中发挥重要作用，并可作为潜在的诊断和治疗靶点。

特定蛋白质的作用机制犹如为癌细胞量身定制的“绝食计划”，它们既能阻断癌细胞获取葡萄糖、氨基酸等营养物质的途径；又能通过抑制血管内皮生长因子（VEGF）来切断肿瘤血管生成，最终触发癌细胞凋亡程序，从而达成彗星所说的“饿死”癌细胞的效果。

毕竟，人类及所有动物体内的抗体，都是由蛋白质组成的。

蛋白质作为构成生命的基本要素，是生物体内最重要的有机大分子之一，其主要承担着结构支撑、物质运输、催化反应、信息传递、免疫防御等多重职责。此外，它还参与细胞膜的构建、酶促反应的进行、肌肉的收缩以及神经信号的传递等。

简而言之，抗体作为免疫系统产生的一种特殊蛋白质，能够识别并结合外来病原体，从而启动免疫应答，保护生命免受侵害。因此，若没有蛋白质，动物体内的免疫系统将如同失去武器的战士，难以抵御外来侵犯。

不仅如此，蛋白质还具备身体修复和维持正常生理的功能。

当细胞受到损伤时，如：被外界病毒、细菌侵袭，或是因内部代谢紊乱产生有害物质导致结构破坏，多种蛋白质（包括酶、结构蛋白、信号蛋白等）会协同作用，它们如同训练有素的微型医疗团队般，参与到细胞的修复和再生过程中，通过dNA修复、蛋白质折叠修复等机制来恢复细胞的正常功能。

尤其是根据个人基因信息制造的特定蛋白质，在理论上犹如为每个人量身定制的“超级修复剂”。

它不仅能具备快速填补细胞损伤部位以及激活细胞内修复信号通路的能力，还能快速助力细胞恢复正常的生理功能。

因为每个人的基因都是独一无二的，特定蛋白质犹如专为个人打造的“超级装备”，能够精准地识别细胞损伤的类型和程度，就像拥有高精度扫描仪一样，不放过任何一个细微的损伤点。

组成蛋白质的基本单元叫氨基酸，而氨基酸的基本元件则是更简单的原子（碳c、氢h、氧o、氮N等）。

以最简单的氨基酸甘氨酸为例，它的分子式为o?，化学结构为a-氨基乙酸，是由2个碳+5个氢+2个氧+1个氮所直接组成。

换句话，简单地说，如果把生物体中的蛋白质比作一栋大楼，那氨基酸就相当于砖块，而组成砖块的“基本单元”则类似于泥土（原子）和烧制工艺（代谢途径）等。

说起人工化学合成蛋白质，早在1963年时，那时的生物医学人工化学合成蛋白质领域，主要依赖于固相肽合成法（SppS）。

该技术主要是通过共价键将起始氨基酸的羧基端固定于不溶性树脂载体，形成可延伸的链起点，随后以氨基端为反应位点，在自动化合成仪的精密控制下，循环执行活化氨基酸的偶联反应与保护基团的脱除步骤。每个循环通过交替进行偶联-脱保护操作，逐步延伸多肽链长度，最终经纯化及体外折叠形成具有生物活性的功能蛋白质。

然而，传统的SppS技术存在显着效率瓶颈。尽管自动化设备将单循环时间从2-6小时压缩至90分钟，但整体合成周期仍受多因素制约。

因为根据实验数据显示，合成时间与链长呈现非线性增长关系：10肽需2-3天，20肽需5-7天，50肽则长达2-3周。这种非线性效应源于长链合成过程中树脂载体空间位阻增大、反应位点可及性下降以及副反应概率提升等累积效应。

该技术另一固有局限在于长链合成能力。那就是当多肽链超过50个氨基酸残基时，树脂表面肽链密度过高会导致链间聚集，显着降低偶联效率。

;尽管在1993年发展的自然化学连接法（NcL）通过肽硒酯替代策略实现了200肽以下的合成突破，但其前体多肽硫酯的制备需依赖boc-SppS工艺，而该工艺必须使用强腐蚀性氢氟酸（hF）。hF的剧烈反应条件导致糖基化、磷酸化等翻译后修饰基团难以稳定存在，严重限制了修饰多肽的合成可行性。

这迫使研究者需在链长延伸与修饰保持之间做出权衡，成为制约NcL技术普适性的关键瓶颈。

直至2021年10月30日，一碳生物合成蛋白质技术横空出世。该技术生产的产品中蛋白质含量高达85%，且氨基酸组成与天然蛋白质相似，可包含数百个氨基酸残基。

其技术原理，主要是利用特定微生物（如产氨棒杆菌、甲烷氧化菌等）的代谢途径，在特定条件下将一氧化碳和氨转化为氨基酸，再通过微生物自身的蛋白质合成机制形成蛋白质。该技术原料来源广泛（如工业尾气），合成周期在特定条件下可缩短至22秒左右。

彗星目前所采用的合成技术，就是在此原有基础技术上改良而来的全新promax版的合成技术。该技术能够将纯度提升至99.89%这一极高水平，且合成出的氨基酸组成与天然蛋白质几乎完全一致，成功实现了人工化学合成蛋白质领域从跟跑者到领跑者的划时代重大突破位置，堪称人工化学合成蛋白质领域的“超时空跃迁”。

……

在以前的生物化学领域，要想弄清楚一个蛋白质的三维结构，人们只能依靠一些较为落后的设备，如借助“冷冻电镜”“x射线晶体衍射仪”和“核磁共振波谱仪”等来找出蛋白质的三维结构。

这些传统的方法虽然挺实用的，但往往要投入大量时间和资源，通过反复实验和不断优化条件，才能最终确定蛋白质的三维结构。

而且，最主要的是，这些方法还存在一定的概率性——有时即便重复个上千次的实验，也有可能会一无所获，其结果的不确定性就如同蒙眼射靶一般；并且，还时常存在脱靶的概率，其难度自然不言而喻。

至于为什么一定要找出蛋白质的结构，用母亲给孩子们解释的话来说，“决定蛋白质性状和功能的，就是构成蛋白质的氨基酸序列和蛋白质最终折叠成的形状。”

以Y形蛋白为例，它是免疫系统在应对病毒和细菌入侵时产生的一种特殊蛋白质。若用形象的比喻来描述，它就像娃娃机里的夹子，能够精准地锁定并抓住这些入侵者。

虽然以前的诺贝尔化学奖得主“克里斯蒂安·安芬森”曾在1972年的体外实验中发现，只要一个蛋白质的序列不发生改变，并且一直处于同一个化学环境中（如适当的离子浓度、ph值和温度），那么它每次都能折叠出同样的三维结构。因此，蛋白质在空间中该如何折叠，这些信息其实都已经包含在了它的氨基酸序列中了。

简单来说，如果能知道一个蛋白质的氨基酸序列，理论上应该是可以准确地推测出它的三维结构的。

虽然他当时提出的这个“安芬森假说”在当时得到了生物化学领域广泛的认可，可是后来的生物化学领域却再次用实验证明了，这个假设在真实生物体内应用时会存在局限性。

因为在生物体实际应用的实验条件下，虽然能很容易测出一个蛋白质的氨基酸序列，但即使拿到了这个序列信息，却依旧无法仅凭细胞环境调控（如氧化还原状态波动、分子拥挤效应、伴侣蛋白的辅助作用等）准确推算出蛋白质的三维结构。

而在《造化弄人》里，彗星虽然没有使用以前传统的设备（如x射线晶体衍射仪、核磁共振波谱仪、冷冻电镜等）来解析蛋白质结构，但她却用上了号称微观世界“上帝之眼”且更为先进的“同步辐射光源站”中的“生物大分子晶体学线站”，并结合“超级量子计算机”等高科技设备，用来解析蛋白质的三维结构和预测蛋白质的折叠问题。

本章完

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