你知道除了水之外，人體最重要的成分是什麼嗎？其實從頭髮到腳趾頭，只要說得名稱的身體組織，大部分都是由蛋白質組成！那…蛋白質是什麼呢？是怎麼來的？長什麼模樣？又有什麼功能呢？

談起蛋白質從何而來，就必須從生命的起源，也就是決定我們長得圓、還是扁的遺傳物質--DNA 說起。DNA 也就是所謂的去氧核糖核酸，在 1953 年，生物學家華生和物理學家克里克解構了 DNA 的分子結構，這項歷史性突破讓人類終於解開遺傳密碼的組成，也讓他們因此獲得諾貝爾獎殊榮！

DNA 的分子結構有點像長長的螺旋樓梯，稱之為雙股螺旋，由一對一對核苷酸分子排列組合而成。核苷酸包括三大部分：五碳糖（去氧核糖）、含氮鹼基和磷酸根；含氮鹼基又有 A、T、C、G 四種。DNA 的螺旋樓梯由去氧核糖與磷酸組成「扶手」；四種不同鹼基則以兩兩配對的方式組成「階梯」， A 與 T 配對鍵結， C 與 G 互相鍵結，以特定順序排列，就像是一串長長的電報密碼。這些特定的遺傳密碼就是大家熟知的基因。

這些長串的遺傳密碼怎麼變成蛋白質？如何決定遺傳性狀，影響我們的長相呢？關鍵就在細胞內有一群破解密碼的特務使者。這些特務使者首先將 DNA 拉直，把兩股分開後再開始複印遺傳密碼；這份複印遺傳密碼就是 RNA（核糖核酸）。RNA 和 DNA 很像，都是由核苷酸所組成，但 RNA 核苷酸的五碳糖是核糖，鹼基則由 A、U、C、G 組成，透過 A 對應 U 或 T，C 對應 G 的方式，將 DNA 的遺傳密碼轉而複印成 RNA，而這個複印過程稱為轉錄 (transcription)。

被複印出來的 RNA 就像原始的電報訊號，可能受到不需要的雜訊干擾，特務使者就會去蕪存菁做些修飾，讓訊息變得更加明確，再傳給下一階段的解密工作者。接續第二棒的解密工作者有張密碼表，可以把電報訊息以三個為一組轉換成蛋白質的最基本單位—胺基酸。透過解密工作者的翻譯，RNA 序列轉換成為胺基酸序列，也就是蛋白質的雛形，整個過程稱之為轉譯 (translation)。從 DNA 轉錄成 RNA，再從 RNA 轉譯成蛋白質，時時刻刻在細胞內發生，也是身體形成蛋白質的重要過程，被稱為生物學中心法則（圖1）。

經過連串解密程序，蛋白質終於誕生！胺基酸是組成蛋白質的基本單位，基本結構含有胺基 (-NH2) 及代表著「酸」的羧基 (-COOH)，此外在碳原子上還接有一個支鏈 (R)，這個支鏈賦予各個胺基酸擁有不同特性（圖2）。自然界常見的胺基酸約有 20 種，以脫水縮合方式形成肽鍵，一個一個相連的胺基酸就形成蛋白質最初的結構（一級結構）--多肽鏈，剛合成的蛋白質長鏈就像一團毛線，必須送到細胞特定胞器（工廠）修飾折疊形成特定的立體構造，才具有活性與功能。

成熟的蛋白質究竟需要經過哪些加工呢？首先多肽鏈會以氫鍵形成螺旋或褶板狀等簡易立體結構，稱為二級結構。接著透過胺基酸側鏈的鍵結引力形成更為複雜的立體結構，稱為三級結構，此時的蛋白質才開始具有功能。有些蛋白質由好幾條折疊好的多肽鏈（次單元）所組成，這種蛋白質就是擁有四級結構的蛋白，例如血紅素就是由 4 條多肽鏈所組成（圖3）。

除了折疊，蛋白質也可能經過裁切，例如胰島素必須經過切割部分多肽鏈才具有活性（圖 4）；有些蛋白質會以「蛋白原」的形式存在，也就是還沒經過裁剪的狀態，就像預先做好的半成品，需要時就能夠立即剪切派上用場，不但提高身體面對各種狀況的反應效率，還可以把資源用在刀口上。至於蛋白質的修飾則有許多種類，包含接上醣類、脂質、磷酸根等，除了賦予蛋白質獨特的功能，也是掌控蛋白質活化與否的關鍵！

加工完成的蛋白質，依照用途被分派到不同地方，形成不同的組織單位，行使功能。然而蛋白質也有一定的壽命，當蛋白質壽命告終或者在摺疊修飾時出現錯誤，沒辦法正確行使功能，就會被接上被喻為死亡之吻的蛋白「泛素」 (ubiquitin)。接上一連串的泛素後，蛋白質就像被套上枷鎖帶向斷頭台（蛋白酶體-proteasome），最終被水解為基本的胺基酸分子，提供身體再次利用。蛋白質修飾不僅僅賦予蛋白質功能與活性，同時操縱著蛋白質的死亡！