[生物工程]自然

自然-结构与分子生物学

2004年10月

“精明”的抗生素

很多抗生素都是通过破坏病菌的细胞壁杀死病菌。但是现在一些病菌发展出了抵制这种破坏的方法，病原体耐药性正成为公共卫生的重要问题。研究表明，乳酸链球菌肽将是对付耐药病菌的“希望之星”。这是一种天然抗生素，也是普遍应用的食物保存剂。作为抗生素，它能在低浓度下起作用并且对人体无害。荷兰科学家kaptein及合作者在10月号《自然—结构与分子生物学》发表一篇快报，描述了乳酸链球菌肽的结构以及它束缚细胞壁表面脂质的独特方式。抗生素滥用是导致耐药病菌出现的原因之一，因而合成新型抗生素迫在眉睫。kaptein等的研究结果可望为设计新型或改进型抗生素提供模板。

2004年9月

抗凝血药物分子结构分析

身体的凝血系统使血液中的特定蛋白质（称为凝血因子）共同形成凝血作用。但凝血过度则可能引发心脏病突发或中风等致命危险。在手术和透析时，通常应用抗凝血药如肝磷脂来阻止血管中的血液凝结。9月号《自然x结构和分子生物学》发表了两篇与合成肝磷脂结构有关的论文。gettins研究小组和huntington研究小组各自独立地确定了能够与凝血系统中两种蛋白质结合的合成肝磷脂分子的晶体结构。这种结构分析将有助于改进临床上使用的肝磷脂类抗凝血药的设计。

2004年6月

蛋白质中的变异如何引发癌症

乳腺癌是女性最常罹患的癌症之一。大多数遗传性早发乳腺癌源于brca1蛋白质c端区域内的变异。在每年患病的180000名女性中，约5%的病情由以上所说的遗传性乳腺癌易感基因产品brca1引起。brca1在细胞中起着多种作用包括应答dna破坏。在6月号《自然—结构分子生物学》中，两项结构研究成果揭示了变异如何影响brca1 功能，进而导致癌症。michael yaffe及合作者、j.n. mark glover及合作者都详细阐述了自己的研究方法及结论。

2004年5月

对反生物恐怖主义和医学都有价值的酶

研究人员最新确定了一种酶的结构，能够阻止神经毒剂沙林及其他相关有毒分子的作用。5月号《自然—结构和分子生物学》上发表的此项成果，展示了这种酶如何选择特定标靶。研究人员发现，血清对氧磷脂酶(paraoxonase)能够阻断有毒有机磷酸酯如沙林的作用，同时它也是“好胆固醇”——高密度脂蛋白的组分之一。它的作用也包括防止脂肪在动脉壁上沉积。所以从反生物恐怖主义和医学观点来看对氧磷脂酶都是十分有价值的。为了解为何一种酶能够作用于如此多的标靶，danny tawfik及合作者明确了哺乳动物这种酶的晶体结构，通过生物学分析找出了作用点的位置以及辨明了酶选择标靶的过程。

2004年5月

了解艾滋病毒对药物的抗性

艾滋病毒能够“狡猾地躲过”很多药物的作用。但是对于一种抑制逆转录酶作用的药物——tenofovir，艾滋病毒却很难发展出抗性。一项发表在5月号《自然—结构生物学》上的研究报告解释了艾滋病毒对tenofovir低抗性的原因。研究人员通过调查艾滋病毒逆转录酶的结构阐释了艾滋病毒产生药物抗性的机制。

2004年4月

绿茶抗癌效果何处来

对于多种癌症，绿茶都具有预防效果。4月号《自然-结构和分子生物学》发表的一份研究报告为这一说法提供了新的佐证。hirofumi tachibana领导的研究小组发现，绿茶中的一种抗氧化物能够与肿瘤细胞表面的一种蛋白质结合并减慢肿瘤细胞的生长速度。这一发现有助进一步了解抗氧化物与癌细胞之间的作用，并且提示绿茶可以列入抗癌食谱。绿茶中存在一种称为egcg的抗氧化物，科学界普遍认为就是它具有抗癌效果。这次研究人员找到了egcg的标靶——层粘蛋白受体，细胞表面的一种蛋白质。绿茶中的其他物质包括咖啡因并不影响癌细胞生长。这一研究将有助于深入研究egcg的防癌应用。

2004年2月

调节钠通道的“手”

钠通道的功能异常会导致心律不齐。《自然—结构与分子生物学》杂志3月刊上的一篇文章报道，与人类心脏钠通道的一个基序结合的钙离子对该通道的开关起调节作用。这为解释一些影响钙与基序结合的突变是如何导致疾病的发生提供了分子依据。walter chazin及其同事在人类心脏钠通道上发现了一个名为“ef—手”的钙结合基序。他们发现该区域可以直接结合钙，而钙的结合会影响钠通道的开关。导致心律不齐的一种突变会降低钙与“ef—手”基序的结合能力，从而破坏通道开关对钙的反应。这些研究为解释通道上导致疾病的一些突变提供了分子依据，同时也为开发治疗心律不齐的药物提供了潜在的药靶。

2004年1月

piccolo蛋白激活神经元

一个单一基因可以编码一系列相关的蛋白质异形体，每种异形体具有不同的组织特异性，而且其功能也略微发生了细微的改变以适应细胞的需要。《自然—结构与分子生物学》杂志上的一篇文章报道，神经元蛋白piccolo的一个异形体具有一个结构上的改变，使其不再对细胞信号做出反应。这一发现提示了piccolo蛋白如何介导脑细胞之间的通讯。

piccolo是负责组织突触活性区的一种蛋白质，在该活性区域神经元末梢的囊泡结构等待一个信号，以释放它们的“货物”，即神经递质。piccolo蛋白对钙作出做出反应，影响囊泡的融合以及随后突触中神经递质的释放。德克萨斯大学西南医学中心的rizo及其同事们发现，piccolo蛋白的一个异形体在其钙结合结构域上多出九个氨基酸，从而导致该蛋白结构的重新排列。这一重新排列造成piccolo蛋白与钙离子和磷脂（二者是神经元之间传递信号分子必需的功能物质）结合能力的下降。大脑含有piccolo蛋白的许多异形体，因此具备不同类型piccolo蛋白异形体的细胞就有可能对钙离子做出不同的回应或根本不回应，这样神经元之间特定的通信途径就产生了。

2003年5月

揭开疟原虫抗药性之谜

一项国际研究计划的结果解释了现有抗疟疾药物中只有部分种类对抗性寄生虫有效的原因。该研究发表在5月份的《自然-结构生物学》上，表明设计新一代抗疟疗法取得了重要进展。应用最普遍的防治疟疾的药物名为antifolates，它可阻断疟原虫一种必需酶类的活动。这种名为dhfr-ts的酶类如果发生变异，就会形成antifolates抗性，从而助长疟疾的传播，对全世界人类的健康产生越来越大的威胁。泰国国家遗传工程及生物技术中心的yongyuth yuthavong率领研究人员，确定了野生型dhfr-ts及其与某些现有抗疟药有关的antifolate抗性变异体的晶体结构。这些结构揭示出此类抗性酶的详细特征，在设计新一代抗疟药时可加以利用。

2003年5月

生物自己的“国土安全部”

人类的hce1酶是一种直接参与多种（包括可卡因和海洛因等娱乐性）及化学战争制剂（如沙林、索曼和塔崩）分解过程的生物“清道夫”。在2003年5月出版的《自然-结构生物学》杂志上，matthew redinbo及其同事（查布尔希尔市北卡罗来纳大学，田纳西州孟菲斯市圣犹大儿童研究医院）报告了与可卡因类似物或海洛因类似物结合的hce1的结构。这些结构说明了hce1能结合如此众多的底物的原因。这种认识最终将能使研究者设计出选择性更强、效率更高的酶类，用于治疗吸毒过量或化学武器接触。