肌联蛋白（titin）长期以来一直是分子界中的巨无霸。它由34,000多个氨基酸组成，重达370万道尔顿，长期以来一直被认为是世界上最大的蛋白质，直到近期科学家发现了新蛋白质——PKZILLA-1。

自然界中的大多数蛋白质都只有几纳米（nm）长，复杂生物体的蛋白质平均质量约为 50 千道尔顿（kDa）。相比之下，新发现的蛋白质绝对是个怪物：PKZILLA-1的长度可达1250纳米，质量为4730千道尔顿。

 PKZILLA-1 与 titin 的对比图

这项研究发表在近期的《科学》杂志上，题为 Giant polyketide synthase enzymes in the biosynthesis of giant marine polyether toxins 。

研究表明，这种巨大的蛋白质和另一种超大尺寸但没有破纪录的蛋白质PKZILLA-2，是产生prymnesin的关键——prymnesin是一种大而复杂的分子，是藻类的毒素。将其释放到水中，从而对鱼类和人类健康构成威胁。

除了确定prymnesin背后的大量蛋白质外，该研究还发现了异常大的基因，这些基因为小Prymnesium提供了制造蛋白质的蓝图。

为了让普林氏藻成为其他有害藻类的模型，作者需要弄清楚它制造毒素的分子机制。

PKZILLA 蛋白质实际上是一种酶，因此它们通过一系列化学反应产生毒素。研究小组发现，在两种 PKZILLA 形态之间，要经过 239 个化学反应才能产生 prymnesin。

普林尼辛是一种聚酮化合物，由酮基和亚甲基基团链构成。作者在普林氏藻的基因组中搜寻聚酮合成（PKS）基因，试图找到制造普林尼辛的“建筑师”，但基因组中基因识别的自动化过程容易出错。

为了确保没有遗漏，作者手动将潜在的PKS基因片段输入数据库进行确认，并幸运地取得了突破。

PKZILLA的基因片段分散在序列数据中，作者花了很长时间才将这些基因片段拼凑起来。一旦他得到了这些基因，他就可以将它们翻译成它们所编码的蛋白质——这是他在几年前最终完成的谜题。

下一步是确认巨大的PKZILLA基因是否确实在活细胞中转化成了蛋白质。

研究人员将藻类冷冻干燥，并使用酶将其所有蛋白质分解成片段。对这些片段进行测序后发现，PKZILLA-1的至少75%、PKZILLA-2的至少76%，确实转化成了蛋白质。

这种方法虽然无法确认PKZILLA是否作为单一、巨大的蛋白质存在，但作者对此充满信心。如果得到证实，PKZILLA-1将成为地球上最大的已确认蛋白质，其氨基酸长度达到45,212个。

了解藻类制造巨大分子的方法不仅可以帮助我们应对有害藻华，还可以帮助我们学习如何自己制造新型分子。

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado3290?adobe_mc=MCMID%3D33004222019363535004432668289437217854%7CMCORGID%3D242B6472541199F70A4C98A6%2540AdobeOrg%7CTS%3D1723141429

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