一项发表在《自然》杂志上的研究表明，研究人员开发出能够模仿酶的无规异聚物 (RHPs)，为创造具有类蛋白质功能的合成材料提供了一种新方法。该团队从大约 1300 种金属蛋白的活性位点中汲取灵感，使用一锅合成法设计了这些 RHPs，有效地创造了酶的模拟物。

该研究旨在解决长期以来在合成上复制蛋白质复杂功能的挑战。虽然科学家们在模仿蛋白质的一级、二级和三级结构方面取得了进展，但实现对其功能至关重要的化学、结构和动态异质性仍然难以捉摸。研究人员提出，通过对聚合物中片段水平上的侧链进行空间和时间排列编程，即使骨架化学性质与蛋白质不同，也有可能复制蛋白质的行为。

研究人员在论文中表示：“我们引入关键单体作为蛋白质功能残基的等价物，并统计性地调节含有关键单体的片段的化学特性，例如片段疏水性。” 这种调节使 RHPs 能够形成伪活性位点，为关键单体提供类似蛋白质的微环境。

这项研究的意义重大。酶是生物催化剂，可加速生物体内的化学反应。创造合成酶模拟物可能会彻底改变包括医学、材料科学和环境修复在内的各个领域。例如，这些 RHPs 可用于开发新药、创造更高效的工业流程或分解污染物。

这些 RHPs 的开发还利用了聚合物的旋转自由度，克服了单体序列特异性的限制。这使得在整体水平上实现更均匀的行为，这是实现一致和可靠性能的关键因素。

研究人员的方法包括分析金属蛋白的活性位点，以识别关键的功能残基。然后，他们设计了具有相应单体的 RHPs，仔细控制了包含这些单体的片段的化学特性。这种对疏水性等性质的统计性调节对于创造酶样活性所需的类蛋白质微环境至关重要。

目前这项研究的现状是概念验证已经得到证实，表明 RHPs 确实可以模仿酶的功能。未来的发展可能会侧重于优化这些 RHPs 的设计，以提高其催化活性和选择性。研究人员还可以探索使用人工智能和机器学习来加速设计过程，并识别可以实现特定催化功能的新单体组合。这可能会导致创建针对各种应用量身定制的合成酶库。