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十年心血，蛋白質標記新技術終煉成
發布時間： 2012-10-08 點擊次數： 1799次來自加州大學圣地亞哥分校的化學家們開發出了一種新方法，*次為科學家們提供了以可重復循環將化學標記附著到蛋白質上，并隨后移除它們的能力。他們的研究論文在線發表在本周的《自然方法》（Nature Methods）雜志上，這一研究成果將使研究人員更好地了解天然形成蛋白質的生物化學從而創造出更好的抗生素、抗癌藥物、生物燃料和其他天然產品。此外，它還為科學家們提供了可用于活細胞中純化和追蹤蛋白質的新試驗工具。這是加州大學圣地亞哥分校化學與生物化學教授Michael Burkart實驗室研究人員付出10年努力所獲得的成果，他們建立的這種新方法可將化學標記附著到蛋白質上的特異位點，并選擇性移除它。這種靈活性使得研究人員可用多種不同的功能性附件來研究蛋白質，。這一技術的優勢在于其附件的廣泛靈活性。其中的每個附件可用于不同的目的和生物學研究。
Burkart說：“沒有這一工具，我們真的只有有限的方法來研究這些基礎代謝過程的動態。它為我們開啟了詳細研究藻類共享的脂肪酸生物合成的大門，如果你想設計方法來提高藻類生成油量，或在藻類中生成更適合生物燃料的不同種類的油分子，這是你必須要了解的。”加州大學圣地亞哥分校的化學家們還利用NMR證實了化學移除和附加化學探針的過程并沒有以任何方式降解或改變蛋白質。“我們證明我們可以反復這樣做，至少4次或5次，沒有任何蛋白質降解。蛋白仍然非常穩定，且很容易研究，”Burkart.說。由于這些相同的代謝過程為許多天然產物的代謝所共享，包括抗癌藥物、抗生素和天然殺蟲劑，Burkart說這一新工具應在天然產物化學實驗室具有廣泛的應用。他說：“這些基本的生化信號通路我們仍然不*了解。我們現正在了解這些基本生物合成酶的運作機制。大部分的藥物來自天然產物，且未來許多的藥物可來自這些信號通路。現在科學家們對于合成生物學具有很大的興趣，利用這些信號通路來生成新的抗生素或新抗癌藥物。它們都是受到這些相同類型的相互作用調控。”
Burkart實驗室的研究目標是更多地了解脂肪酸代謝生化信號通路以及其他天然產物的生物合成。其中一個項目側重于改造藻類以生成改良的生物燃料。科學家們在這方面付出努力希望能zui大限度生成高質量的海藻油，可用于補充或替代現有的化學燃料。Burkart 說：“在脂肪酸代謝中，脂肪酸從一臂生長出，zui終纏繞并開始與代謝蛋白質發生互作。我們想知道生長的脂肪酸在開始與蛋白質結合前達到了多長？”Burkart和他實驗室的化學家們找到了一種方法利用來自常見菌銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）的磷酸二酯酶來移除這一代謝蛋白的化學標記。隨后再附著一種脂肪酸類似物重新構建蛋白質復合物至它的天然狀態。通過一次又一次地重復這一過程，并用核磁共振譜（NMR）在不同代謝階段檢測脂肪酸中的分子改變，科學家們以一種從前無法做到的方式詳細記錄了脂肪酸代謝的生物化學信號通路。加州大學圣地亞哥分校的化學家們說他們的這種給蛋白質標記及移除化學探針的方法應該作為一種普通的實驗室工具具有廣泛的應用，顯像和追蹤活細胞中的蛋白質，以及操縱細胞外的蛋白質。
Burkart說：“一個可附著標簽，如生物素，使蛋白質能夠被純化。另一個可以剪除標簽，附著上一種熒光分子監控蛋白質與其他分子伴侶的互作。該方法還可用于研究活細胞，例如觀察整個細胞生命周期蛋白質表達水平。我們可以看到它作為一種可能的應用。”國立衛生研究院國立綜合醫學科學研究所（為該研究提供部分資金）Barbara Gerratana說：“Burkart博士的新標記技術為科學家們提供了一種的方式探索與自然產物生物合成相關的復雜催化機制。該技術將幫助科學家們利用這些天然的生化信號通路來合成包括基礎生物醫學研究和藥物發現在內等廣泛領域中應用的新型分子。”
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