生物矿物结构中的手性转换

麦吉尔大学的研究人员已经发现了一种机制，通过这种机制，可以使用单手酸性氨基酸的左手或右手版本顺时针或逆时针合成螺旋生物矿物结构。

McGill牙科学院和解剖学与细胞生物学系的教授Marc McKee和他的团队以及约翰霍普金斯大学的合作者阐明了某些生物结构 - 如陆地和海洋蜗牛壳 - 可以顺时针方向和逆时针螺旋，不仅在同一物种内，而且在个体生物的壳内。

在Science Advances在线发表的一篇文章中，McKee教授及其团队通过简单添加特定氨基酸构建了生物矿物碳酸钙(一种通常在壳中发现的矿物质)的手性螺旋结构。

值得注意的是，它们还可以通过简单地仅使用左旋或右旋形式的氨基酸天冬氨酸和谷氨酸使顺时针或逆时针转动螺旋体 - 这些蛋白质在指导许多生物体中的生物矿化过程的蛋白质中是丰富的。

“这项工作为理解生物体如何使生物矿化结构向相反方向旋转提供了关键信息，”该研究的高级作者麦基说。“我们的研究结果还可以深入了解人类otoconia中可能出现的病理性手术畸形，内耳结构的正常功能通过重力感应和线性加速度保持平衡。我们的工作预测了人类otoconia中可能出现的病理性手术畸形。根据这种理解，有一天会被用来开发眩晕疗法(失去平衡)“。

什么是手性?

你听说过杰里米的蜗牛吗?他在2016年成名，因为与他的大多数棕色花园蜗牛不同，他的壳逆时针旋转。这种异常使英国研究杰里米的研究人员难以找到他作为配偶。

为什么杰里米贝壳的螺旋如此重要?因为它是在整个自然界中发现的普遍现象的一个例子：手性。如果不能将它们相互叠加，则彼此镜像的对象被认为是手性的。也就是说，无论你转向它们，它们都将永远不变。杰里米的外壳，逆时针旋转，不能叠加在绝大多数蜗牛的顺时针旋转的壳上。

就像我们的手是不可叠加的自身图像一样，许多分子也是手性的。氨基酸是蛋白质的组成部分，具有手性形式，即一种形式是左手形式而另一种形式是右手形式。

科学家最初假设生物螺旋结构 - 例如蜗牛壳或独角鲸的扭曲牙齿 - 可以通过手性分子的作用来解释，这些分子使它们顺时针(左手)或逆时针(右手)螺旋。然而，在自然界中，有时可以发现两种旋转，但情况并非如此，因为只有左手氨基酸和生物分子通常参与生物过程。