科學家首次發現能導電的蛋白質

科學家最近發現了一種能導電的蛋白質。如果該發現能被重複並加以利用，這意味著人類自身就擁有醫療診斷工具。未來，或許只要一個小小的電流，就能找到這個特定的蛋白質。

導電的蛋白質

幾年來，亞利桑那州立大學（Arizona State University） Stuart Lindsay 研究團隊反覆測試了他們的發現。因為蛋白質導電實在令人難以相信。他們用了各種各樣的假說來解釋實驗數據，最終得到的結論是：他們確實發現了一種能導電的蛋白質。

整合蛋白（integrin）有一個結構域（domain）稱為 alphaVbeta3。研究人員將 alphaVbeta3 蛋白質掛在兩個電極之間，發現它具有非常高的電導（electronic conductance）。從那以後，他們便開始尋找這一現象的可能解釋。他們曾經考慮過電子跳躍，即電子在不同原子間跳躍，進行電荷的轉移。但這一理論與實驗數據並不相符。

量子力學對蛋白質狀態的解釋

後來，Lindsay 看到了匈牙利羅蘭大學（Eötvös Loránd University）理論生物物理學家 Gabor Vattay 的研究。Vattay 提出，根據量子力學，蛋白質分子有兩種狀態，分別為導電和絕緣。電流通過後，蛋白質要麼成為導電體，要麼成為絕緣體。在蛋白質的量子力學能量水平（energy level）分布圖上，有三個彎曲，一個對應導電狀態，一個是絕緣狀態，中間的是二者之間的量子臨界狀態。

Vattay 的理論似乎與 Lindsay 團隊的實驗結果相符。利用超級電腦模擬，研究人員將導電的 alphaVbeta3 蛋白質與量子臨界狀態相匹配，解釋了實驗數據。

研究意義

當然，研究人員對這一發現持謹慎態度。他們只研究了一個能導電的蛋白質，而且其中的很多機制仍不清楚，希望將來的研究能填補這一空白。

發現導電的蛋白質意味著我們將從全新的視角理解蛋白質，了解如何在奈米尺寸的設備上利用蛋白質，如何調整用於治療的蛋白質。或許，我們需要從根本上重新考慮蛋白質的電性質。

參考資料：

1. Lindsay S, Song W, Pang P, et al. Observation of giant conductance fluctuations in a protein[J]. Nano Futures, 2017.
2. Nield D, A protein has been caught conducting electricity, and scientists are really excited, ScienceAlert, Oct 30, 2017.