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一種蛋白可使細胞分裂停止而生長繼續

日期:2013-01-03 09:07:26

據報道,美國亞利桑那州立大學生物設計研究所的約翰·查普特和他的同事,將實驗室制造的人工合成蛋白質DX)植入大腸桿菌細胞,發現DX蛋白質能與細胞內的ATP分子結合,使細胞分裂停止,但細胞仍在繼續生長。該研究對于了解能躲避抗生素的病原體行為提供了新方法。相關研究成果刊登在《美國化學學會化學生物學》雜志網站上。

 

“如果你把一個在試管中創造出來的蛋白質植入細胞內,結果蛋白質在細胞內發生了作用,”查普特說道,“你覺得細胞認識它嗎?細胞是咀嚼它,還是把它吐出來?”在這個值得探索的合成生物學新領域,這一發現將會使新藥物的研發取得進展。

 

ATP是生命的能量貨幣,”查普特說,在生物系統的反應中,ATP的磷酸二酯鍵結合需要一定的能量來驅動。DX蛋白質的結合消耗了細胞內ATP的能量,破壞了細胞正常的新陳代謝活動,阻止了細胞分裂,但細胞們仍在繼續成長。

 

大腸桿菌暴露于DX蛋白質后,由通常的球形發展成細長的絲狀。在絲狀的細菌中,密集的細胞內脂質結構被劃分開,形成了有相同長度的細胞,研究人員將這種此前未曾出現過的不尋常結構稱為內在脂質體。

 

“這些致密的脂質結構正在形成非常有規律的區域,它們沿著絲狀細胞逐漸形成,它們看起來像是一種防御機制,使細胞自我劃分。”查普特說道。這一獨特適應過程,從未在細菌細胞中觀察到,同時它也是唯一出現在單細胞有機體中。合成蛋白質DX并不是一件容易事,它需要精心的模仿自然狀態下蛋白質折疊的特性,并能夠與關鍵代謝產物ATP相結合。

 

科學家們接下來將研究,當這些細胞遇到新情況時,它們會如何回應。例如細胞對于一個不熟悉的合成蛋白質,它們會如何應對。該研究還指出,許多傳染性病原體依靠處于休眠狀態(類似于DX暴露大腸桿菌中觀察到的可生存但不可培養狀態),躲避抗生素的檢測。這一發現,對于研究這些病原體的行為提供了一個更好的方法。此外,對于生物體極其重要的ATP,抑制其作用可為防治疾病提供另一種途徑。

 


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