科学家们首次直接观察到了水分子如何润滑蛋白质分子的运动，这一发现为理解蛋白质在支撑生命功能时的动态行为迈出了关键一步。水的润滑作用帮助蛋白质完成各种不同的生物学功能，例如折叠、展开和分子识别。

美国俄亥俄大学的研究人员在《国家科学院学报》（PNAS）在线版上发表论文，他们利用超快激光脉冲技术，展示了水分子如何与蛋白质结合并促进其运动和功能。这项研究可能为治疗阿尔茨海默病、帕金森病、白内障、囊性纤维化和糖尿病等疾病提供新思路。

研究负责人、俄亥俄大学物理学副教授钟冬平表示：“蛋白质与水之间的相互作用是蛋白质科学中长期未解的核心难题。我们相信，我们正在向解答这些基础问题迈出一大步。最终结果对许多生物学应用至关重要。”例如，科学家可以更好地理解蛋白质折叠和展开的机制——这对某些疾病的发生至关重要，同时也能设计出更有效的药物分子，使其以正确途径与蛋白质结合。

分子运动极快，形状在几分之一秒内发生变化，因此直接观察非常困难。在这项研究中，科学家首次绘制了水分子在较大蛋白质分子上不同位置间的运动图谱，并观察到这些运动如何影响蛋白质的结构和功能。

钟冬平团队对浸入水中的单个肌红蛋白分子进行了激光“快照”。肌红蛋白负责在肌肉组织中运输氧气。他们测量了水分子在蛋白质周围的移动速度，并观察了这些运动与蛋白质特性（如特定位置的电荷或形状变化）之间的关联。

蛋白质的运动可在十亿分之几秒内完成，而水分子的正常移动速度快一千倍，即万亿分之一秒。此前，俄亥俄大学的研究人员发现，水分子在接近蛋白质时会显著减速。而新研究发现，水分子一旦靠近蛋白质，速度减缓得更多。水分子在蛋白质周围形成一个极薄的层（仅3个分子厚度），这一水层对维持蛋白质的结构和灵活性至关重要，起到润滑蛋白质运动的作用。

这些发现对传统理论提出了挑战——传统理论通常通过想象或模拟来推测微观分子运动，因为科学家无法直接观察。钟冬平指出，模拟软件近年来虽有改进，但他们的研究小组将模拟结果与实际实验对比后发现，两者并不一致。他说：“我们非常确信，模拟需要改变。我们的实验数据为模拟测试和改进提供了基准。”未来，该团队将研究水与蛋白质及脱氧核糖核酸（DNA）的相互作用。钟冬平表示：“我们的最终目标是了解水对生命为何如此独特和重要。”