確定扁菱形蛋白酶結(jié)構(gòu)有助開(kāi)發(fā)抗瘧疾藥物

來(lái)自美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)的研究人員破解出位于細(xì)胞膜中的一種酶---扁菱形蛋白酶（rhomboid protease）---的“穩(wěn)定性藍(lán)圖（stability blueprint）”，描繪出這種酶的哪些部分對(duì)它的形狀和功能是比較重要的。2012年7月15日，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表Nature Chemical Biology期刊上，它們可能zui終導(dǎo)致人們開(kāi)發(fā)出藥物來(lái)治療瘧疾和其他寄生蟲(chóng)病。

扁菱形蛋白酶在很多不同有機(jī)體中存在，是位于細(xì)胞膜中的一種*類(lèi)型的酶，而且在細(xì)胞中它們剪切蛋白。在此之前，約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院分子生物學(xué)與遺傳學(xué)副教授Sinisa Urban博士和他的同事們證實(shí)扁菱形蛋白酶對(duì)惡性瘧原蟲(chóng)（Plasmodium falciparum）成功地入侵紅細(xì)胞以便zui終導(dǎo)致感染產(chǎn)生而言是至關(guān)重要的，其中惡性瘧原蟲(chóng)是一種導(dǎo)致瘧疾的寄生蟲(chóng)。因此，理解扁菱形蛋白酶形狀的穩(wěn)定性可能會(huì)影響酶抑制劑開(kāi)發(fā)，此外，還需要理解這種酶如何發(fā)揮作用：是像巖石那樣堅(jiān)硬，還是更像有粘性的果凍（Jell-O）？

研究扁菱形蛋白酶的一大挑戰(zhàn)就是它們是被細(xì)胞膜包圍著的，從而使得它們很難被操縱。為此，Urban教授研究團(tuán)隊(duì)利用一種被稱(chēng)作熱光散射（thermal light scattering）---給酶樣品加熱從而漸近性地提升至更高的溫度，同時(shí)測(cè)量從酶分子上反彈回來(lái)的光照量---來(lái)開(kāi)展研究。正常形狀遭受破壞的酶散射出的光線不同，因此酶形狀發(fā)生破壞時(shí)的溫度就指示出這種酶的內(nèi)在穩(wěn)定性。

研究人員首先地測(cè)量了大腸桿菌扁菱形蛋白酶的穩(wěn)定性。Urban說(shuō)，令人吃驚的是，與擁有類(lèi)似形狀的其他膜蛋白相比，這種酶的形狀更加像“果凍”。他猜測(cè)這種形狀可能有助于扁菱形蛋白酶與它進(jìn)行剪切的其他蛋白相互作用。為了找到這種酶中哪些部分在維持它的形狀中發(fā)揮重要和哪些部分在它的功能中發(fā)揮出更加至關(guān)重要的作用，研究人員就構(gòu)建出和測(cè)試了該酶的150種不同的突變體。他們發(fā)現(xiàn)4個(gè)主要區(qū)域在維持形狀中和至少2個(gè)區(qū)域在功能中發(fā)揮出重要的作用。

研究人員利用計(jì)算機(jī)模擬來(lái)測(cè)試這種酶如何發(fā)揮功能。利用該酶的一種計(jì)算機(jī)程序模型，他們按照它的天然細(xì)胞膜環(huán)境---主要是由脂肪組成，水分非常有限---進(jìn)行編程。這種計(jì)算機(jī)程序然后模擬這種環(huán)境如何可能影響這種酶。研究人員發(fā)現(xiàn)它含有一種特殊的用來(lái)容納水分子的內(nèi)部口袋。

Urban希望更好地理解扁菱形蛋白酶將有助于人們開(kāi)發(fā)出治療瘧疾和其他寄生蟲(chóng)疾病的新療法。