67 年謎團終結：生化學家證實維生素 B1 運作的「瘋狂」理論

維生素 B1，又稱硫胺素，是人體新陳代謝中隱形的「幕後推手」。若缺乏它，細胞便無法將食物轉化為能量，神經系統也會隨之停擺。然而，數十年來科學家們一直爭論不休：這個微小分子究竟是如何在活細胞內發揮作用的？

1958 年，化學家羅納德·布雷斯洛（Ronald Breslow）提出了一個「瘋狂」的想法。他推測維生素 B1 會在瞬間轉化為卡賓（carbene）——這是一種具有「空鍵」、活性極強的碳形式。問題在於，卡賓與水是天生的宿敵。在水環境中，卡賓理應在發生反應前就瞬間消亡。布雷斯洛的理論在紙面上看似邏輯通順，但在實踐中卻被認為在生物學上是不可能的。

加州大學河濱分校（UC Riverside）的研究團隊終結了這場爭論。他們成功合成了一種硫胺素類似物，並用氯化碳硼烷構成的保護框架將其包裹起來。這層「盔甲」在反應中心周圍創造了一個乾燥區，使卡賓能在水中穩定存在數月之久。這項實驗精彩地證實了：大自然找到了一種方法，能夠在傳統化學定律認為不可能存在的地方，運用超強大的化學工具。

為什麼這與我們每個人都息息相關？了解到維生素 B1 透過卡賓機制運作，為「綠色化學」開闢了道路。現在，我們可以在以往需要有毒重金屬的領域，改用基於維生素的有機催化劑。

此外，這也改變了治療嚴重維生素缺乏症 and 代謝障礙的方法。如果我們了解酵素的「盔甲」如何保護活性中心，就能開發出能在基因缺陷時修復這種保護機制的藥物。

你是否想過，僅僅因為演化學會了規避試管實驗的定律，此時此刻你的體內正發生著多少種「不可能」的反應？看來，生物學的奧妙遠比我們最大膽的理論還要奔放。

布雷斯洛「瘋狂」理論的核心是什麼？

維生素 B1（硫胺素）以其輔酶形式（硫胺素焦磷酸，TPP）參與關鍵的代謝反應：

• 丙酮酸脫羧作用（轉化為乙醯輔酶 A），
• 磷酸戊糖途徑的運作，
• 酮體與支鏈胺基酸的代謝。

布雷斯洛推測，硫胺素不僅僅是作為「普通」輔酶發揮作用，而是會暫時轉化為類卡賓中間體（布雷斯洛中間體）。這種卡賓具有高度反應活性，使酵素能催化在細胞水環境中難以進行的反應。

問題在於：普通卡賓會立即與水反應並被破壞。因此，許多科學家認為布雷斯洛的想法非常「瘋狂」，在生物條件下是不可能的。

2025 年取得了什麼進展？

團隊合成了一種特殊的分子容器（基於咪唑鎓），能保護卡賓免受水分子的攻擊。結果如下：

• 卡賓不僅首次被產生，還在液態水中實現了穩定。
• 它被分離出來並密封在試管中，在不被破壞的情況下觀察了數月之久。
• 研究人員利用光譜學及其他方法確認了其結構。

這是史上首次在水介質中獲得穩定的卡賓。

為什麼這很重要？

從根本上來說，我們終於明確掌握了維生素 B1 運作的分子機制。這將改寫生物化學教科書。

實務意義：

• 更深入地瞭解維生素 B1 缺乏症（如腳氣病、酗酒或糖尿病引起的神經系統問題等）。
• 綠色化學與生物催化的新路徑：水中的卡賓可以取代有毒的溶劑和催化劑。
• 有望開發出更有效的維生素 B1 類似物或治療代謝紊亂的藥物。
• 保護卡賓的方法可應用於其他以往無法研究的高活性中間體。

這是一個經典案例，證明了得益於合成化學的進步，一個「瘋狂」的理論在 67 年後終被證實是正確的。