病菌就能够发出变异,课题组将以FtsZ蛋白以至Z环为靶标

 综合新闻     |      2019-12-13 01:52

伟德体育官方网站 ,时报讯 学过生物的人都知道,我们每个人都是由一个受精卵细胞,通过不断地分裂形成的。但又是什么力量,让细胞产生“凹陷”,进而一分为二的呢?在今天的美国《科学》杂志上,浙江大学生命科学研究院教授叶升带领课题组,首次向全世界解析了细胞分裂蛋白,所形成的原丝纤维的三维结构,找到了其中的答案。这一研究成果将极大地提升新一代广谱抗生素的研发速度,对今后抑制新型肺结核等疾病提供帮助。叶升说,每一代抗生素都有各自独特的灭菌原理,但长期使用抗菌素后,病菌就会产生变异,对同类的抗生素产生抗性。这些变异了的“超级病菌”,一般的抗生素对其很难有作用,需要一种利用新原理制成的抗生素,来灭杀这些“超级病菌”。而制造一种药物来抑制病菌的分裂,达到灭杀这些“超级病菌”的效果,是如今世界医药领域,非常热门的一个研发方向。“研发这种药物的关键,就是要知道是什么力量影响着细胞的分裂。如果能解析到相关蛋白的原丝纤维的三维结构,其中的机制就能真相大白。”叶升说,课题小组为此经过三年多的努力,终于在比头发丝还小六万分之一的尺度下,观察到了相应原丝纤维的结构。这个发现,能将研发新型广谱抗菌药物的速度提升5到10倍。“如今死灰复燃的肺结核病,就是由新一代的结核分枝杆菌导致的。目前全球艾滋病人中有近五成人,是直接死于感染了这种新型的肺结核病。如果我们能早一天研发出新一代的抗生素,就能挽救这些人的生命。”叶升表示,下一步课题组就将对肺结核病,进行分子药物的设计工作。(2013-07-26)

病菌就能够发出变异,课题组将以FtsZ蛋白以至Z环为靶标。早报讯 今天,美国《科学》杂志刊发浙江大学生命科学研究院叶升课题组的一大发现——细菌细胞分裂的奥秘。这一研究将为广谱抗生素的研发提供依据。细胞分裂,一个变两个,看似简单而奥妙无穷的生命过程,可在开始分裂的那一刹那,是什么力量让细胞产生“凹陷”,进而一分为二?叶升课题组第一次解析了细胞分裂蛋白FtsZ所形成的原丝纤维的三维结构,从中找到了其中的答案。论文的第一作者,则为浙大生命科学研究院的博士生李颖。细胞分裂时,母细胞中间会先产生一层隔膜。60多年前,科学家发现了组成这层隔膜的关键蛋白,将它命名为FtsZ。1991年,科学家进一步发现,当细胞分裂发生时,许多个FtsZ蛋白首尾相连形成原丝纤维,这些原丝纤维再相互组合,如同项链,形成一个在细胞中部围绕细胞的环状结构,科学家们称它为“收缩之环”,也叫Z环。在Z环收缩之力的“驱动”下,母细胞向内凹陷,进而一分为二。收缩之力来自哪里?这个问题,科学界一直有争议。如果我们在头发丝的六万分之一的尺度下观察细胞的Z环,就会看到它们主要由FtsZ蛋白结合GTP形成的原丝纤维组成。当细胞发生分裂,GTP会分解成为GDP,并释放化学能。2008年,一项刊登在《科学》杂志上的研究结束了持续多年的争议。研究指出,正是FtsZ蛋白,将GTP水解过程中产生的化学能转化为了机械能。但是,这一转换究竟如何实现?几年来一直没有人能够解释。“如果能解析到FtsZ蛋白原丝纤维的三维结构,其中的机制就能真相大白。”叶升课题组从结核分枝杆菌中克隆了FtsZ的基因,通过X射线衍射,拍下了100多张不同角度的FtsZ蛋白晶体衍射图。再通过计算机分析,他们成功得到了FtsZ蛋白的三维结构图,第一次看到了这样的景象:GTP水解后,FtsZ原丝纤维发生了50度的弯曲。“我们从结构生物学角度,更精确地理解了细胞分裂机制,回应并进一步解析了2008年《科学》杂志提出的观点。”叶升说。这一研究为研究新的广谱抗菌药物提供了直接的结构信息。下一步,课题组将以FtsZ蛋白以及Z环为靶标,进行肺结核病的分子药物设计。“我们可以通过抑制FtsZ从而达到抑制细菌分裂的目的。”(2013-07-26)

细胞分裂,一个变两个,看似简单而奥妙无穷的生命过程。在开始分裂的那一刹那,是什么力量让细胞产生“凹陷”,进而一分为二?浙江大学生命科学研究院叶升课题组找到了其中的答案,这一研究也将为广谱抗生素的研发提供依据。7月26日,题为《FtsZ原丝纤维通过轴转机制而产生分裂力》的相关研究论文在美国《科学》杂志刊登,第一作者是浙大生命科学研究院的博士生李颖。浙大课题组研究人员介绍说,细胞分裂时,母细胞中间会先产生一层隔膜,1991年,科学家发现了组成这层隔膜的关键蛋白,把它命名为FtsZ。当细胞分裂发生时,许多个FtsZ蛋白首尾相连形成原丝纤维,这些原丝纤维再相互组合,如同项链,形成一个在细胞中部围绕细胞的环状结构,科学家们称它为“收缩之环”,也叫Z环。在Z环收缩之力的“驱动”下,母细胞向内凹陷,进而一分为二成为两个子细胞。收缩之力来自哪里?这个问题,科学界一直有争议。浙大课题组的科研人员介绍说,如果我们在头发丝的六万分之一的尺度下观察细胞的Z环,就会看到它们主要是由FtsZ蛋白结合GTP(鸟嘌呤三核苷酸磷酸)形成的原丝纤维组成,当细胞发生分裂,GTP会分解成为GDP(鸟嘌呤二核苷酸磷酸),并释放化学能。2008年,一项刊登在《科学》杂志上的研究结束了持续多年的争议,研究指出,正是FtsZ蛋白,将GTP水解过程中产生的化学能转化为了机械能。但是,这一转换究竟如何实现,几年来一直没有人能够解释。“如果能解析到FtsZ蛋白原丝纤维的三维结构,其中的机制就能真相大白。”浙江大学生命科学研究院教授叶升多年来从事结构生物学的研究,在他眼中,一个个蛋白质,就是一部部大自然神秘的生物分子机器,他的研究,就是要“打开”机器,通过分析机器的结构来解释机器的功能。“每个细胞都是一个物质、能量与信息过程精巧结合的综合体,即使是最简单的细胞,也远比迄今人类设计出的任何计算机控制的智能机器更为精巧。”叶升课题组的目标就是摸透这部细胞里的“发动机”的工作原理。5年来,有一个科学信念支持着课题组:“大自然是不会轻易浪费一点能量的。”最终,叶升课题组成功得到了FtsZ蛋白的三维结构图,第一次看到了这样的景象:GTP水解后,FtsZ蛋白原丝纤维发生了50度的弯曲。这个相对弯曲提供了细胞膜内陷的“原始动力”,进而引发整个Z环向内收缩。“我们从结构生物学角度,更精确地理解了细胞分裂机制,回应并进一步解析了2008年《科学》杂志提出的观点。”叶升说,这一研究为研究新的广谱抗菌药物提供了直接的结构信息。下一步,课题组将以FtsZ蛋白以及Z环为靶标,进行肺结核病的分子药物设计。“我们可以通过抑制FtsZ从而达到抑制细菌分裂的目的。”(2013-08-02)