從理論上預測可能的蛋白質折疊，結果識別出12356個新折疊，是目前的蛋白質數據庫中沒有的。圖片來源：《自然·結構與分子生物學》

蛋白質結構及其折疊的空間究竟有多大？大自然是否“探索”了所有這些可能？一項開創性的研究為人們提供了新線索：日本研究人員著手揭示大自然在多大程度上探索了可能的蛋白質拓撲空間，結果發現了一系列令人震驚的前所未知的蛋白質折疊，擴大了人們的理解并揭示了“蛋白質宇宙”的深度。該研究發表在最新一期《自然·結構與分子生物學》雜志上。

雖然實驗技術已解開了許多蛋白質的結構，但由α螺旋和β鏈的排列和連接性定義的新蛋白質折疊的發現卻變得越來越罕見。這就提出了一個問題：大自然未探索到的蛋白質折疊空間有多大？科學家們雖進行了理論研究，但缺乏實驗驗證。

為了解決這個長期存在的問題，日本理化學研究所、大阪大學、名古屋大學等機構的聯合團隊根據物理化學和蛋白質結構數據設計了規則，從理論上預測可能的蛋白質折疊，然后使用這些規則來預測新的αβ折疊，該折疊由4—8個鏈β折疊組成。結果識別出12356個新折疊，是目前的蛋白質數據庫中沒有的。然后，該團隊嘗試從頭開始通過計算設計預測的新折疊蛋白質，以評估其可折疊性和保真度。

實驗測試的結果令人驚訝。對于所有折疊，計算設計的蛋白質結構與實驗結構非常匹配。這些發現表明至少存在大約10000個未探索的αβ折疊，考慮到自然界中僅觀察到400個αβ折疊，這是一個重要的啟示，表明蛋白質折疊空間中許多潛在的折疊仍然未知。

這不但為功能性蛋白質分子的從頭設計鋪平道路，也引發了關于進化的理論假設。蛋白質可能是通過重復使用特定的折疊同時表達不同的功能而進化的。那么，如果外星生命確實存在，它也可能利用一組不同的蛋白質折疊。（原標題《超乎大自然“想象”

科學家發現大量未知蛋白質折疊》）