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科技日報:一種蛋白可使細胞分裂停止而生長繼續
對了解能躲避抗生素的病原體行為提供了新方法
據每日科學網近日報道，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，將實驗室製造的人工合成蛋白質（DX）植入大腸杆菌細胞，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。該研究對於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》雜誌網站上。
“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，在生物係統的反應中，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。
大腸杆菌暴露於DX蛋白質後，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禦機製，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並不是一件容易事，它需要精心的模仿自然狀態下蛋白質折疊的特性，並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。例如細胞對於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於休眠狀態（類似於DX暴露大腸杆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，對於研究這些病原體的行為提供了一個更好的方法。此外，對於生物體極其重要的ATP，抑製其作用可為防治疾病提供另一種途徑。