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Science:解析最早生命形式的運作機制

日期:2012-04-28 08:31:55

細菌是科學家們眾所周知的樂園,解析這些最早期生命形式的進化揭示了一些關于最常見的、致命性疾病潛在治療的重要觀點。

 

近日來自美國凱斯西儲大學醫學院的研究人員發現人體所有細胞出于自然目的生成的氣體一氧化氮(NO),通過一種稱之為S-亞硝基化作用(SNO)的信號機制,將NO結合到蛋白質分子上,在調控細菌功能中發揮了重要的調控作用。

 

此外研究人員還發現一組新的150個基因調控了SNO生成,破壞這些基因會導致在大量常見人類疾病中看到的與細胞損傷類似的細菌細胞損傷。這些數據為研究人員指明了一些新的抗生素種類和疾病的新治療策略。

 

這些發布在427日的《科學》(Science)雜志上的研究發現具有非常重要的意義,它們在細菌和人類細胞的作用機制間建立了一條平行線,揭示了與細菌具有相同機制的疾病應該如何治療。

 

根據傳統的原湯理論(Primordial Soup Theory),包括細菌在內的生命最早形式利用了硝酸鹽(肥料)作為能量來源。它的副產物NO從前被認為并不具有重要的作用,而現在研究人員揭示出與在人體中一樣,它對細菌功能極其重要。這一研究發現表明數十億年以來,NO充當了一種基礎的信號機制及從細菌到人類進化過程中一種保守的重要相關功能。

 

大學醫院案例醫學中心哈林頓發現研究所主任Jonathan Stamler博士說:“眾所周知這一機制存在于人體細胞中,然而過去卻并未意識到也在細菌中發生,調控了細胞的功能,廣泛地發揮作用。由于SNO機制可以多種疾病特征性的形式出現異常,我們從該研究中獲得的成果可即刻應用到開發新抗生素中,并為阿爾茨海默氏癥、帕金森氏癥、心臟病和癌癥等常見疾病許諾了新見解和治療。像這樣能使研究人員獲得對大多數細胞功能至關重要的基礎過程的大清晰視圖,可并不多見。”

 

在人體,錯誤的NO處理可導致癌癥、阿爾茨海默氏癥、帕金森氏癥、心臟衰竭和哮喘等許多的疾病。SNOs于是在蛋白質上累積構成了疾病特異性的標簽。相似地是,研究人員在細菌中發現缺失新發現基因組中的某些基因,會導致SNO在細胞蛋白質上累積。在這篇文章中,研究人員首次了解了哪些基因與SNO累積密切相關,對這些疾病過程提供了寶貴的見解。此外,關閉或開啟這些基因有可能為對抗疾病提供了一個新機遇。

 

“我們今天擁有的調控人體心臟和大腦細胞功能的系統在10億年前就進化出來在細菌中發揮功能了。這為我們提供了一個顯而易見的機會創造出新的抗生素,也為多種疾病帶來了治療新希望。”Stamler說。

 


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