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一种蛋白可使细胞分裂停止而生长继续

日期:2013-01-08 00:00:00

据报道,美国亚利桑那州立大学生物设计研究所的约翰·查普特和他的同事,将实验室制造的人工合成蛋白质(DX)植入大肠杆菌细胞,发现DX蛋白质能与细胞内的ATP分子结合,使细胞分裂停止,但细胞仍在继续生长。该研究对于了解能躲避抗生素的病原体行为提供了新方法。相关研究成果刊登在《美国化学学会化学生物学》杂志网站上。

 

“如果你把一个在试管中创造出来的蛋白质植入细胞内,结果蛋白质在细胞内发生了作用,”查普特说道,“你觉得细胞认识它吗?细胞是咀嚼它,还是把它吐出来?”在这个值得探索的合成生物学新领域,这一发现将会使新药物的研发取得进展。

 

ATP是生命的能量货币,”查普特说,在生物系统的反应中,ATP的磷酸二酯键结合需要一定的能量来驱动。DX蛋白质的结合消耗了细胞内ATP的能量,破坏了细胞正常的新陈代谢活动,阻止了细胞分裂,但细胞们仍在继续成长。

 

大肠杆菌暴露于DX蛋白质后,由通常的球形发展成细长的丝状。在丝状的细菌中,密集的细胞内脂质结构被划分开,形成了有相同长度的细胞,研究人员将这种此前未曾出现过的不寻常结构称为内在脂质体。

 

“这些致密的脂质结构正在形成非常有规律的区域,它们沿着丝状细胞逐渐形成,它们看起来像是一种防御机制,使细胞自我划分。”查普特说道。这一独特适应过程,从未在细菌细胞中观察到,同时它也是唯一出现在单细胞有机体中。合成蛋白质DX并不是一件容易事,它需要精心的模仿自然状态下蛋白质折叠的特性,并能够与关键代谢产物ATP相结合。

 

科学家们接下来将研究,当这些细胞遇到新情况时,它们会如何回应。例如细胞对于一个不熟悉的合成蛋白质,它们会如何应对。该研究还指出,许多传染性病原体依靠处于休眠状态(类似于DX暴露大肠杆菌中观察到的可生存但不可培养状态),躲避抗生素的检测。这一发现,对于研究这些病原体的行为提供了一个更好的方法。此外,对于生物体极其重要的ATP,抑制其作用可为防治疾病提供另一种途径。

 

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