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稀土元素(REEs)对新兴手艺来说是不能或缺的，但它们的化学相似之处使它们很难互相分离。一些特意的微生物需要稀土元素能力滋长，并进化出身物机械来处治它们。Mattocks等东说念主论说了他们发现的一种稀土采集卵白，这种卵白对这一元素眷属成员的亲和力具有无与伦比的选拔性。哥伦比亚大学Scott Banta褒贬了Mattocks团队这一相通发表在《Nature》上题为“Enhanced rare-earth separation with a metal-sensitive lanmodulin dimer”的著作。Scott Banta合计Mattocks等东说念主阐扬了Hans lanmodin不错以访佛的神志分离单独的稀土：在一次操作均分离镝和钕离子，产生纯度高于98%的居品，并从原始搀和物中回收99%以上的物资。但关于工业REE分离来说，这种要领是否具有可膨胀性和经济可行性仍有待不雅察。可是，Mattocks和他的共事的发现为卵白质的采集部位何如进化来分离稀土提供了洞奋勉，并可能启发新的仿生要领来处治这些具有挑战性的分离。该不雅点以题为“How a protein differentiates between rare-earth elements”的论文发表在《Nature》上。

贵重这个词可能用词不当，因为大浩繁稀土元素(辐射性钷以外)在地球上陆壳中比银更丰富。事实上，镧、钕和铈的储量与铜和镍差未几，而铜和镍被合计并不贵重。但在卵白质的配景下，稀土虽然不错被合计是贵重的--卵白质数据库中真实一半的卵白质结构包含金属，其中很少是稀土。

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可是，在昔时的12年把握的时辰里，东说念主们发现稀土关于被称为亚甲基养分素的细菌的生厌世学是必不能少的。这些生物不错欺诈只含有一个碳原子的有机化合物动作滋长的碳源--这是一种需要非凡弃旧容新智商的天禀。在甲基养分卵白质中掺入稀土元素可能提供了催化上风，有助于这种私有的生厌世学，在某种进度上，一些甲基养分菌在莫得REEs的情况下无法滋长。对甲基养分菌代谢智商的探求导致在扭脱甲基杆菌( Mex)中发现了卵白质 lanmodulin；该卵白质可能参与调遣该生物体中的 REE 浓度。

Lanmodin很小，由鄙俗112个氨基酸残基构成，在莫得稀土的情况下是无结构的。它包含四个EF手基序--注重很多卵白质中钙离子采集的氨基酸序列。与Mattocks等东说念主同属一个探求小组的使命主说念主员此前曾使用核磁共振波谱手艺细目了扭脱甲基杆菌( Mex) Lanmodin卵白与钇离子变成的络合物的3D结构。这标明，在REEs存鄙人，Lanmodin折叠成一束三个α-螺旋，成对的EF手位于束结构的终局。

钙采集卵白仍是被平素地表征，而况已知钙离子不错被EF手上的七个或八个氧原子采集(配位)。其中一个氧原子在水分子中，其他氧原子来自卵白质(主要来自氨基酸侧链上的酸基)。这些互相作用常常是单齿的--每个侧链或分子只好一个氧采集。比较之下， Mex Lanmodin卵白中金属采集位点的精准结构和几何体式仍然存在一些不细目性，因为以前报说念的核磁共振结构并莫得揭示这些位点的扫数分子细节。

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Mattocks和他的共事目下论说了 Mex Lanmodin的钕络合物的晶体结构，从而提供了该卵白质何如与REE采集的防范视图。在结构中高亲和力的金属采集位点中，钕被来自卵白质的九个氧原子和两个水分子配位。与卵白质的五种互相作用以及与水分子的两种互相作用，齐是单齿的，但一个氨基酸残基变成双齿互相作用(它通过两个氧原子采集)。

与钙采集卵白中不雅察到的数目比较，配位氧基的数目加多，以及Mex Lanmodin的其他结构特征，导致了显赫的REE采集智商。该卵白质对稀土的偏好鄙俗是钙的10 8倍，皇冠现金盘稀土的采集亲和力相称高-通过一个被称为表不雅解离常数的量来估量，其界限从轻REE的约5皮摩尔到重REE的约25 pM；常数越小，亲和力越高。

作家还报说念了从从英国橡树的花蕾均分离出来的的甲基养分菌 Hansschlegelia quercus中发现了一种lanmodulin。它被简称为 Hans lanmodin，是通过生物信息学要领进行已然的，该要领在卵白质氨基酸序列数据库中搜索在lanmodins中发现的特征序列簇。与 Mex Lanmodin访佛， Hans lanmodin在稀土存鄙人折叠，但它对轻REE的亲和力较低(表不雅解离常数在70-90 pM之间)，对重REE的亲和力各异更显赫(对轻REE镧的表不雅亲和力比重REE镝高近40倍)。Mattocks等东说念主发现，这种选拔性与卵白质与稀土采集时变成二聚体的智商联系：二聚化倾向跟着稀土离子半径的减小而缩小(即跟着稀土原子质地的加多)。

作家取得了 Hans lanmodin与镧、镝离子的络合物的晶体结构。二聚体镧合营物的结构标明，在三个高亲和力的稀土采集部位中，每个部位齐有十个氧原子与金属离子配位，扫数十个齐属于卵白质，四个氨基酸残基参与了双齿互相作用。在最接近二聚体单体之间变成的界面的采集部位，其中一个单体的两个残基的双齿采集是通过来自另一个单体的精氨酸残基(标识为Arg 100)的存在来加强的。界面处变成的键加多了二聚体结构的解析性。此外，REE采集袋的解析缩小了采集的轻REE离子从络合物中开释的速度(解离速度；图1a)。与镧络合物比较，Arg 100与变成双齿互相作用的谷氨酸残基(Glu 91)之间的距离增大。这使得Glu 91不错旋转并变成单齿，从而将配位氧原子的数目减少到9个。这些结构变化缩小了二聚体的解析性，解释了为什么镝络合物倾向于单体结构，并使重REE离子的解离率更高(图1b)。

图1|Lanmodulin卵白的二聚化决定了它对稀土元素的亲和力

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【小结】

色谱手艺通过欺诈分子对分离介质的采集亲和力的各异来分离分子搀和物。 Mex Lanmodin以前被固定在珠子上，然后用作将稀土与其他金属分离的介质。Mattocks等东说念主目下阐扬，Hans lanmodin不错以访佛的神志分离单独的稀土：在一次操作均分离镝和钕离子，产生纯度高于98%的居品，并从原始搀和物中回收99%以上的物资。

在层析中平素使用基于卵白质的试剂--举例，用于纯化抗体。但是，尽管这种要领的关系资本在生物诊疗剂的分娩中是合理的，但关于工业REE分离来说，这种要领是否具有可膨胀性和经济可行性仍有待不雅察。可是，Mattocks和他的共事的发现为卵白质的采集部位何如进化来分离稀土提供了洞奋勉，并可能启发新的仿生要领来处治这些具有挑战性的分离。

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