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十年心血，蛋白質(zhì)標(biāo)記新技術(shù)終煉成
發(fā)布時間： 2012-10-08 點(diǎn)擊次數(shù)： 1977次來自加州大學(xué)圣地亞哥分校的化學(xué)家們開發(fā)出了一種新方法，*次為科學(xué)家們提供了以可重復(fù)循環(huán)將化學(xué)標(biāo)記附著到蛋白質(zhì)上，并隨后移除它們的能力。他們的研究論文在線發(fā)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(zhì)的生物化學(xué)從而創(chuàng)造出更好的抗生素、抗癌藥物、生物燃料和其他天然產(chǎn)品。此外，它還為科學(xué)家們提供了可用于活細(xì)胞中純化和追蹤蛋白質(zhì)的新試驗(yàn)工具。這是加州大學(xué)圣地亞哥分校化學(xué)與生物化學(xué)教授Michael Burkart實(shí)驗(yàn)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(xué)標(biāo)記附著到蛋白質(zhì)上的特異位點(diǎn)，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(zhì)，。這一技術(shù)的優(yōu)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(xué)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(chǔ)代謝過程的動態(tài)。它為我們開啟了詳細(xì)研究藻類共享的脂肪酸生物合成的大門，如果你想設(shè)計(jì)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(xué)圣地亞哥分校的化學(xué)家們還利用NMR證實(shí)了化學(xué)移除和附加化學(xué)探針的過程并沒有以任何方式降解或改變蛋白質(zhì)。“我們證明我們可以反復(fù)這樣做，至少4次或5次，沒有任何蛋白質(zhì)降解。蛋白仍然非常穩(wěn)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(chǎn)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(yīng)在天然產(chǎn)物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室具有廣泛的應(yīng)用。他說：“這些基本的生化信號通路我們?nèi)匀徊?了解。我們現(xiàn)正在了解這些基本生物合成酶的運(yùn)作機(jī)制。大部分的藥物來自天然產(chǎn)物，且未來許多的藥物可來自這些信號通路。現(xiàn)在科學(xué)家們對于合成生物學(xué)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(diào)控。”
Burkart實(shí)驗(yàn)室的研究目標(biāo)是更多地了解脂肪酸代謝生化信號通路以及其他天然產(chǎn)物的生物合成。其中一個項(xiàng)目側(cè)重于改造藻類以生成改良的生物燃料。科學(xué)家們在這方面付出努力希望能zui大限度生成高質(zhì)量的海藻油，可用于補(bǔ)充或替代現(xiàn)有的化學(xué)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(zhì)發(fā)生互作。我們想知道生長的脂肪酸在開始與蛋白質(zhì)結(jié)合前達(dá)到了多長？”Burkart和他實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)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(xué)標(biāo)記。隨后再附著一種脂肪酸類似物重新構(gòu)建蛋白質(zhì)復(fù)合物至它的天然狀態(tài)。通過一次又一次地重復(fù)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(xué)家們以一種從前無法做到的方式詳細(xì)記錄了脂肪酸代謝的生物化學(xué)信號通路。加州大學(xué)圣地亞哥分校的化學(xué)家們說他們的這種給蛋白質(zhì)標(biāo)記及移除化學(xué)探針的方法應(yīng)該作為一種普通的實(shí)驗(yàn)室工具具有廣泛的應(yīng)用，顯像和追蹤活細(xì)胞中的蛋白質(zhì)，以及操縱細(xì)胞外的蛋白質(zhì)。
Burkart說：“一個可附著標(biāo)簽，如生物素，使蛋白質(zhì)能夠被純化。另一個可以剪除標(biāo)簽，附著上一種熒光分子監(jiān)控蛋白質(zhì)與其他分子伴侶的互作。該方法還可用于研究活細(xì)胞，例如觀察整個細(xì)胞生命周期蛋白質(zhì)表達(dá)水平。我們可以看到它作為一種可能的應(yīng)用。”國立衛(wèi)生研究院國立綜合醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所（為該研究提供部分資金）Barbara Gerratana說：“Burkart博士的新標(biāo)記技術(shù)為科學(xué)家們提供了一種的方式探索與自然產(chǎn)物生物合成相關(guān)的復(fù)雜催化機(jī)制。該技術(shù)將幫助科學(xué)家們利用這些天然的生化信號通路來合成包括基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)研究和藥物發(fā)現(xiàn)在內(nèi)等廣泛領(lǐng)域中應(yīng)用的新型分子。”
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