老鼠讓人類賽跑者感到羞恥。盡管步伐微不足道，但嚙齒動(dòng)物每晚仍可以在健身輪上行駛10公里或以上。但是2015年達(dá)拉斯德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心肌肉生物學(xué)家埃里克·奧爾森(Eric Olson)和同事發(fā)現(xiàn)的小鼠卻脫穎而出。在跑步機(jī)上，老鼠在步履蹣跚之前可能急速爬升10%的梯度，持續(xù)約90分鐘，比其他嚙齒動(dòng)物長31%。這些鐵鼠與對應(yīng)的鐵鼠只有一點(diǎn)點(diǎn)不同：研究人員對這些動(dòng)物進(jìn)行了基因改造，使其缺乏一種肌肉蛋白。這足以釋放出卓越的肌肉性能。奧爾森說：“這就像踩了剎車一樣。”

至關(guān)重要的蛋白質(zhì)的性質(zhì)令人震驚。肌肉中含有一些巨大的蛋白質(zhì)。肌營養(yǎng)不良蛋白是一種結(jié)構(gòu)蛋白，其基因可以攜帶導(dǎo)致肌肉營養(yǎng)不良的突變，具有超過3600個(gè)氨基酸。Titin就像彈簧一樣賦予肌肉彈性，是已知的最大蛋白質(zhì)，具有34,000多個(gè)氨基酸。在小鼠體內(nèi)禁用的蛋白質(zhì)只有微不足道的46。盡管研究人員探究了肌肉如何運(yùn)作150多年，但他們完全沒有想到這種稱為肌紅蛋白的微小蛋白質(zhì)對肌肉功能的巨大影響。

奧爾森和他的同事并不是唯一被Lilliputian蛋白蒙蔽的人。正如科學(xué)家現(xiàn)在所意識到的那樣，他們用于分析基因組的最初規(guī)則與識別那些品脫大小的分子是有區(qū)別的?，F(xiàn)在，更廣泛的標(biāo)準(zhǔn)和更好的檢測方法正在發(fā)現(xiàn)成千上萬種微小蛋白質(zhì)，不僅在小鼠中，而且在包括人類在內(nèi)的許多其他物種中。加利福尼亞大學(xué)舊金山分校的生物化學(xué)家喬納森·韋斯曼說：“這是我們第一次探索這種新蛋白質(zhì)。”

生物學(xué)家才剛剛開始研究那些稱為微蛋白，微肽或小蛋白的分子的功能。但是它們的體積小似乎可以阻止較大蛋白質(zhì)的復(fù)雜工作，從而抑制某些細(xì)胞過程，同時(shí)釋放其他細(xì)胞。早期發(fā)現(xiàn)表明，微蛋白可以增強(qiáng)免疫系統(tǒng)，控制有缺陷的RNA分子的破壞，保護(hù)細(xì)菌免受冷熱影響，指示植物何時(shí)開花，并為多種類型的毒液提供毒性。加利福尼亞圣地亞哥的薩爾克生物研究所的生物化學(xué)家艾倫·薩蓋特利安說：“所有生物過程中可能都包含小[蛋白質(zhì)]。我們只是從沒有尋找過它們。”

小蛋白質(zhì)也有望改變目前對基因組的理解。許多似乎是在DNA和RNA片段中編碼的，而人們認(rèn)為它們不能幫助構(gòu)建任何種類的蛋白質(zhì)。一些研究人員推測，短鏈DNA可能是新生的基因，正朝著進(jìn)化為更大的基因的方向發(fā)展，從而形成完整的蛋白質(zhì)。馬里蘭州貝塞斯達(dá)國家兒童健康與人類發(fā)展研究所的微生物學(xué)家和分子生物學(xué)家吉塞拉·斯托茲(Gisela Storz)說，部分要?dú)w功于小蛋白質(zhì)，“我們需要重新考慮什么是基因”。

盡管還有其他謎團(tuán)，科學(xué)家們已經(jīng)在測試這種分子的潛在用途。一家公司出售澳大利亞漏斗蜘蛛網(wǎng)中有毒的小蛋白衍生的殺蟲劑。一項(xiàng)臨床試驗(yàn)正在評估一種基于蝎毒中另一種微小蛋白質(zhì)的顯像劑，該顯像劑旨在突出腫瘤的邊界，以便外科醫(yī)生可以更精確地將其清除。澳大利亞昆士蘭大學(xué)生物化學(xué)家格倫·金說，許多制藥公司正在尋找具有醫(yī)學(xué)潛力的小蛋白質(zhì)。“這是增長最快的地區(qū)之一。”

其他短氨基酸鏈(通常稱為肽或多肽)在細(xì)胞中比比皆是，但它們是較大前體的殘余殘基。與此相反，肌球蛋白及其小兄弟天生很小。目前尚不清楚它們有多小。加利福尼亞州帕洛阿爾托市斯坦福大學(xué)的微生物基因組學(xué)家Ami Bhatt指出，果蠅依靠一種具有11個(gè)氨基酸的微生物來生長正常的腿，有些微生物可能會(huì)激發(fā)出少于10個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)。但是，即使最大的小蛋白質(zhì)也無法測量到中等大小的蛋白質(zhì)，例如我們的唾液中分解淀粉的496個(gè)氨基酸的α-淀粉酶。

直到20年前，由于鑒定基因的標(biāo)準(zhǔn)，很少有小蛋白被發(fā)現(xiàn)。當(dāng)科學(xué)家分析生物體的基因組時(shí)，他們經(jīng)常掃描開放閱讀框(ORF)，這些開放閱讀框是由信號區(qū)分的DNA序列，這些信號告訴細(xì)胞的核糖體，其蛋白質(zhì)組裝線，開始和停止的位置。在某種程度上是為了避免數(shù)據(jù)泛濫，過去的研究人員通常排除了會(huì)產(chǎn)生小于真核生物中的100個(gè)氨基酸或小于細(xì)菌中的50個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)的任何ORF。例如，在酵母中，該截止值將ORF的列表限制為約6000。