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微小的变化带来巨大的影响:镜像蛋白质

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微小的变化带来巨大的影响:镜像蛋白质

2014年8月22日

当你照镜子时,你的倒影本质上是一样的,但一切都是相反的. 发表在《大发娱乐》上的犹他大学生物化学教授Dr. 迈克尔·凯发现了如何制造大发娱乐体内蛋白质的镜像. 这些微小的改变会产生巨大的影响. 他讨论了如何镜像蛋白质, 甚至是镜像生物体, 可能会加速许多疾病的药物发现, 包括埃博拉病毒.

事件记录

播音员: 检查最新的研究,告诉你最新的突破. 《大发娱乐》在范围频道播出.

面试官: 当你照镜子时,你的倒影本质上是一样的,但一切都是相反的. 我的客人,生物化学教授,博士. 迈克尔·凯发现了如何制造大发娱乐体内蛋白质的镜像. 这些微小的变化可以产生巨大的影响,他的发现在疾病治疗方面有令人兴奋的应用.
Dr. 凯,你的研究涉及到制造蛋白质的镜像. 你能解释一下你的意思吗?

Dr. 凯: 蛋白质有左旋和右旋两种形式, 原因大发娱乐也不知道, 在进化的早期,自然选择了左撇子. 但理论上讲, 它们可能是右手性的这些蛋白质可能是天然蛋白质的镜像. 就像你的手, 它们在结构上是一样的, 它们看起来一样, 但是它们有不同的手性.

面试官: 为什么要制作蛋白质的镜像?

Dr. 凯: 蛋白质和它们较小的表亲,肽,作为治疗手段是非常有用的. 有很多药物可以治疗各种各样的疾病, 但它们普遍存在一个问题,即它们在体内通过一种叫做蛋白质水解的过程被迅速降解, 它们被分解成氨基酸的组成部分,然后停止工作. 这使得这些药物相对昂贵. 这意味着它们不会在体内持续很长时间, 而且你必须频繁给药,剂量相对较大.
事实证明这些镜像蛋白质, 因为大自然从未见过它们, 它们不是这样被降解的. 它们有可能在体内无限期地存在.

面试官: 如何制造镜像蛋白质呢?

Dr. 凯: 正常的蛋白质是在细胞中自然产生的. 镜像蛋白, 因为大自然不知道如何制造这些蛋白质, 大发娱乐必须自己从零开始用化学方法制造它们. 这个过程意味着把组成蛋白质的氨基酸拼接在一起, 一个接一个, 单独组成一种蛋白质. 一旦蛋白质被制造出来, 第二步,你必须把它折叠成一个精确的三维几何形状,这是蛋白质的功能状态,这样蛋白质就有活性了.
大发娱乐喜欢从蛋白质产生的角度来考虑, 无论是在细胞里还是在实验室里, 它看起来就像一块软软的意大利面. 它只是一个很长的字符串, 然后它必须被折叠成一个纱线球这个特殊的形状决定了蛋白质的功能. 在牢房里, 这个过程是由一组被称为伴侣的机器来处理的, 它们把合成的意大利面折叠成合适的形状. 它们是细胞中非常重要的机器,没有它们生命就不可能存在.

面试官: 通过这项工作,你发现了哪些以前没有人做过的东西?

Dr. 凯: 在这项工作中,大发娱乐合成了迄今为止用合成方法合成的最大的蛋白质. 它是一种312个氨基酸的蛋白质. 大发娱乐要问的具体问题是细胞中的伴侣, 即使它们从未见过镜像蛋白,它们也能被用来折叠镜像蛋白吗? 他们有那种处理这些的秘密能力吗?
一开始这听起来有点疯狂. 细胞里的东西通常不会执行它们原本不应该执行的功能, 但大发娱乐认为这是可能的,因为监护人是一种非常特殊的机器. 他们是极端的多面手. 基本上, 大发娱乐正在研究的特殊伴侣折叠了数百甚至数千种不同形状和大小的不同蛋白质. 因为它是一个多面手它不能抓住任何一种蛋白质的任何特定特征, 大发娱乐认为它可能是一个通才,甚至可以扩展到这些镜像蛋白质. 之前的化学反应不存在. 现在, 用这张纸, 大发娱乐终于可以制造出依赖伴侣蛋白的大蛋白质,然后测试天然伴侣蛋白是否有折叠镜像蛋白的秘密能力. 事实上,确实如此.

面试官: 你怎么知道什么时候是右手性蛋白质? 你不可能在显微镜下看到它.

Dr. 凯: 实际上,这是非常困难的. 就像你看着镜子里的自己或者看着自己的左手和右手一样, 他们到底有什么不同? 答案是几乎没有. 它们大小一样. 它们看起来一样. 他们有相同的化学反应. 所有东西基本上都是一样的,除了这个有点难以描述的手性. 你可以分辨出你的左手和右手. 它们就是有些不同.
有一些非常专业的技术, 主要是光谱学技术, 可以用来区分两者的区别, 通过一些非常深奥的科学你可以得到一种光它与左手和右手样品的相互作用不同然后大发娱乐可以用先进的光谱学来检测它.

面试官: 下一步是什么?

Dr. 凯: 大发娱乐需要这些镜像蛋白来进行镜像药物发现, 为了发现这些镜像肽和蛋白质,它们不会被身体降解. 过去,大发娱乐的目标相对较小, 但现在大发娱乐真正感兴趣的是将镜像药物发现扩展到常见的细胞目标, 比如癌症受体, 与炎症有关的蛋白质, 心脏病, 糖尿病. 它们大约有300个氨基酸. 现在大发娱乐可以制造这些类型的蛋白质并折叠它们,这些类型的目标现在是可用的. 现在大发娱乐很兴奋地开始用镜像药物发现来攻击这些类型的目标.

面试官: 有一件事让我很震惊你对镜像生物很感兴趣你举了一个D的例子. 大肠杆菌,也就是E的镜像. 杆菌. 你为什么要这么做?

Dr. 凯: 这是正确的. 这是一个非常好的问题. 大发娱乐在这件事上可能有点疯狂, 但大发娱乐的想法是,如果大发娱乐能制造出一个完全合成的有机体,它的所有组成部分都是一个自然有机体的镜像, 它的功能和自然有机体完全一样, 除了它会吃镜像食物它会产生镜像蛋白质. 这将使大发娱乐能够避免人工合成单个蛋白质, 这样成百上千的靶标就可以通过标准的细胞蛋白表达而不是繁琐的单个化学合成来实现.

面试官: 所以这是一个小小的镜像工厂.

Dr. 凯: 完全.

面试官: 迷人的.

Dr. 凯: 还有一些空间应用随着大发娱乐的深入. 未来, 如果你有一个镜像生物体, 有趣的是, 就像你对着镜子的手一样, 它的作用是完全一样的, 但镜像生物体将无法与环境相互作用. 大发娱乐对创造镜像生物体的想法非常感兴趣,这样大发娱乐就可以在实验室里以一种安全的方式研究非常危险的致病生物体或毒素, 因为他们无法攻击大发娱乐的身体. 它们只会感染镜像人类,而镜像人类还不存在.
提到埃博拉病毒,这是最近非常重要的问题. 大发娱乐讨论了关于黛博拉的想法. 埃博拉病毒的一个巨大问题是,研究它太危险了,它确实减慢了研究速度. 例如,大发娱乐的实验室,大发娱乐不能直接研究病毒. 犹他州没有足够的设施来研究埃博拉病毒, 所以大发娱乐做更安全的单件,大发娱乐和美国军队合作, 那里有能处理埃博拉病毒的实验室. 但是这些实验室非常专业,非常昂贵,而且它们确实减慢了研究的速度. 所以,如果有一种方法,可以使用与埃博拉病毒相同的特性,但对人类完全安全且不会感染的东西, 大发娱乐可以在这种镜像生物体上做研究,然后把它翻转回原来的左旋版本,在后期对真正的病毒进行测试. 大发娱乐可以做药物发现, 机制, 做一些有趣的研究,从安全的角度来看,这些研究现在太难了.

播音员: 有趣,内容丰富,而且都是为了更好的健康. 大发娱乐是Scope健康科学广播.