乌普萨拉大学 信用:CC0公共领域 来自喜冷生物的酶生活在接近水冰点的低温下，表现出非常独特的特性
在《自然通讯》上发表的一项新研究中，乌普萨拉大学的科学家使用大规模计算来解释为什么许多冷适应酶在室温左右停止工作
酶是维持所有活细胞新陈代谢的“机器”，但不幸的是，所有生化反应通常在低温下停止
进化通过在内部细胞温度与外部寒冷环境相同的物种中开发适应寒冷的酶来解决这个问题
这适用于无数生物，从细菌到某些植物和冷血脊椎动物，如生活在非常冷的水中的鱼
这些适应寒冷的酶具有特殊的热力学性质，使它们能够在冷冻条件下发挥作用
显然，它们也比普通的酶在更低的温度下融化；但是，如果它们在大约40摄氏度融化也没有什么区别，因为它们从来不需要在如此温暖的环境中工作
然而，一个主要的未解之谜是，为什么许多冷适应酶甚至在室温左右就停止工作了，远在它们开始融化之前
研究人员Jaka Socan，Miha Purg和Johan Qvist现在第一次通过广泛的计算机模拟成功地解释了这一点。
科学家们模拟了南极细菌淀粉降解酶在不同温度下的化学反应，并将其与普通温血猪的相同酶的计算结果进行了比较
南极酶随后被证明即使在室温下也开始局部分解，这一缺陷使得淀粉分子与酶的粘附性大大降低
这种现象在25摄氏度时产生最大反应速度，并在熔点以下约15摄氏度时发生
另一方面，在猪的酶中，反应速度不断增加，直到酶最终在大约60摄氏度融化
通过计算机计算，就有可能识别出冷适应酶的哪些部分产生了它们的特殊性质
“我们的新结果和对各种冷适应酶及其突变体的计算机模拟的早期结果都表明，我们现在已经达到了一个阶段，可以合理地重新设计酶，以可预测的方式改变它们的性质
乌普萨拉大学细胞与分子生物学系理论化学教授约翰·奎斯特说:“这种方法一直是一个目标，但迄今为止，它还不能与酶的随机实验室进化相媲美，为此弗朗西斯·阿诺德获得了2018年诺贝尔奖。”
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