南開大學Nature子刊:防止肝功能損傷
日期:2013-02-22 09:16:01
來自南開大學,加州大學洛杉磯分校等處的研究人員發表了題為“Biomimetic enzyme nanocomplexes and their use as antidotes and preventive measures for alcohol intoxication”的文章,采用了一種新技術組合多種功能酶,從而能用于減少血液中的酒精濃度,以及肝臟損傷。相關成果公布在Nature Nanotechnology雜志上。
文章的通訊作者分別是南開大學的史林啟教授,北京生物技術研究院陳偉(Wei Chen,音譯),美國南加州大學計程(Cheng Ji,音譯),以及加州大學洛杉磯分校的盧云峰教授。
真核細胞中大多數的酶都無法在細胞質內自由運動,這些功能蛋白都被精心定位在亞細胞結構細胞器內,或者與其它酶緊密結合在一起,這樣就能最小化有毒中間產物的擴提高整體的催化效率和應反的特異性。研究人員由此受到了啟發,開始在實驗室里嘗試構建類似的復合物,但是經過多年努力,還是難以控制一個集簇中酶的數目,大小和類型,也難以確保這一復合物不會被被機體降解或清除掉。
在最新這項研究中,研究人員成功實現了穩定酶集團的構建。為了將三種不同的酶結合在一起,他們將底物連接到一個單鏈DNA支架的末端上,當這一支架與酶連在一起后,酶就能結合到其相應各個底物上。接著研究人員利用一種聚合物網把酶包裹起來,形成一層薄薄的,可滲透外殼,保護這個復合物。最后再將DNA支架去除,釋放酶的結合位點,從而這些酶就能連接到新的底物上,發生催化反應了。
利用這種方法,研究人員將三種小鼠體內介導蔗糖和葡萄糖連續反應的酶結合在一起,發現這種復合物具有良好的催化作用和穩定性,之后他們又構建了一種由乙醇氧化酶(AOX)和過氧化氫酶(CAT)組成的納米復合物,希望能將其用于預防酒精中毒和防止肝功能損害。
為此研究人員進行了深入實驗,他們給小鼠喂食酒精,以及這種納米復合物(AOX-CAT),結果發現了其血液內酒精濃度BAC在四十五分鐘內降低了10%,一個半小時后又降低了32%,三個小時后減少了37%。這相比于僅只有一種酶(被聚合物外殼包裹或沒有包裹),效果顯著。
此外,已經“醉”了的小鼠,經AOX-CAT處理30分鐘后,也會出現丙氨酸轉氨酶(ALT)含量降低至最低水平,這種酶是肝功能損傷的生物標志物。“我們研究證明,通過這種方法可以穩定結合這兩種酶,并且在動物模型中,這種復合物也表現出激活狀態,能用于降低BAC和肝功能損害”,文章作者表示。
不過酒精氧化過程中也會產生另一種有毒的中間產物——乙醛,目前還沒有酶能有效地降低這種成分的含量。但是一旦科學家們發現這種功能的酶,就能應該這種方法,構建出更有效的解毒劑來,盧教授表示,“我認為這其中不存在什么主要的障礙。”
考慮到目前可獲取的酶種類眾多,盧教授有信心可以將這種新技術用于構建用途廣泛的酶納米復合物,事實上,他也已經與總部位于加州的一家生物制藥公司:Kythera展開了合作,設計納米復合物,用以構建能消除會引起脫發的雄性激素的復合物。
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