深入奇蹟18: 蛋白質的誕生

比起「脂肪」留給人「油膩」的印象，一般人對「蛋白質」的形象好得多，這也許是「水煮蛋白的滑嫩」所造成的。

然而，對許多分子生物學家而言，「蛋白質」其實是巨大而且古怪的分子，既激起研究創意，也常常陷入謎團之中，無法自拔。

讓我們先從舍恩海默（Rudolf Shoenheimer，1898 -- 1941) 的研究說起。

舍恩海默出生在德國柏林，因為希特勒的崛起，於是離開德國。在紐約，舍恩海默利用同位素標記氨基酸和其他化學分子進行研究，發現了人體組成其實一直不斷進行新陳代謝的現象。

在此之前，科學家們以為生物分子就像貨品一樣，多了就儲存起來，不夠用了再搬出來，而同位素實驗的結果推翻了這種理論。舍恩海默發現：脂肪和蛋白質看似穩定不變，其實不斷更新，所有原子其實都在生命體中不斷流動。由於流動，每隔一段時間，原來的原子和分子不會留在原處，組成你身體的原子和分子將會不斷更新。

因此，舍恩海默說：

雖然舍恩海默並不知道DNA 的螺旋結構，但在1941年自盡身亡的他始終堅信，無論生命分子是什麼，都無法跳出『流動』的原則。

下面這段影片簡短地說明了在蛋白質誕生的階段中細胞中的繁忙景象。

如果想聽更詳細的解說，可以參考 TED Talk 的動畫：Animation of unseeable Biology。

科學家為了讓更多有興趣的民眾了解蛋白質的生成，不只嘗試以視覺動畫呈現整個過程，也嘗試將染色體中的基因編碼比喻成各種不同音樂類型的樂譜，蛋白質則是最後的音樂作品。就如同音樂有很多類型（genre），蛋白質也有很多類型，所以有科學家嘗試著不同的蛋白質的分子結構轉換成不同的音樂，比較不同的蛋白質類型時，就可以用聽的。

一起聽聽下面這段影片的介紹：

藉由操控不同的氨基酸片段（也就是音符），可以創造不同的音樂類型。有了樂曲後，就可以再轉回成不同的蛋白質結構。

上圖出自arstechnica.com 。

下面這段影片顯示從氨基酸折疊成單白質的過程，也告訴你蛋白質的複雜，最重要的是在現實中其實還有多少新奇的蛋白質還沒有被折疊出來。

只是，在現實中，運用分子生物科技所折疊出的新型蛋白質對人類究竟是福是禍，就很難說了。畢竟，病毒所能折出的新型蛋白質，就夠讓人傷腦筋了。

蛋白質的英文名 protein 是由荷蘭的化學家 Moulder 命名（1838)，用意是凸顯其在生理活動的重要性。此外，雞蛋蛋白內也含有約40種蛋白質，所以會將「水煮蛋的蛋白」還有「蛋白質」混在一起營造出「蛋白質女孩」溫潤營養的形象大概不會是現代科幻小說家在新冠病毒疫情之後會創作出的故事情節。

最後，對「蛋白質的一生」有興趣的朋友，可以參考永田和宏的書，了解錯誤的蛋白質結構對人的生理活動會有多大的影響。

後記：牛奶中的蛋白質含量雖高，但脂肪量其實也很高。