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Science:研究发现眼泪中的溶菌酶如何消灭危险细菌

来源:生物谷 2012-01-21 08:46

在我们的泪珠中有一种对抗疾病的蛋白,现在这种蛋白已经被栓在一个微小的晶体管中,这使得加州大学欧文分校的科学家能够发现它究竟是如何消灭危险的细菌.这项研究可能被证明是那些旨在最早阶段对癌症和其他疾病进行诊断等长期工作中的关键.

自从一个世纪前诺贝尔奖得主亚历山大弗莱明发现人类的眼泪中含有一种被称为溶菌酶的防腐蛋白质以来,科学家一直试图揭开这个奥秘,即溶菌酶是如何不屈不挠的消灭比它们大的多得多的细菌.事实证明,溶菌酶有颚,能够抓住并咬穿成排的细胞壁,就像一个人狼吞虎咽的啃玉米棒子一般,根据1月20日发表于《科学》(Science)上的研究结果。

"这些颚能够咀嚼那些试图进入你眼睛并造成感染的细菌的细胞壁,"分子生物学家和化学教授Gregory Weiss说,与物理学及天文学副教授Philip Collins共同领导了该项研究。

研究人员通过构建了一个世界上最小的晶体管解码了溶菌酶的行为,这个晶体管比笔记本电脑或智能手机上的类似的电路要小25倍。单个的溶菌酶被粘附到火线上,对它的饮食活动进行检测。

"我们的电路是分子级的麦克风,"Collins说。"这就像一个听诊器听你的心脏,只是我们是听单个的蛋白分子。"

加州大学欧文分校的科学家们花费了数年的时间来组装这个晶体管并粘附上单个分子的蛋白质。科学家们希望相同的新技术可以被用来检测癌细胞的分子。这可能需要十年的时间来弄清楚,但这是值得的,Weiss说,他的父亲因肺癌去世。

"如果我们能够探测与癌症相关的单个分子,那就意味着我们就能在非常非常早期的时候检测癌症,"Weiss说。"这将是非常令人兴奋的,因为我们知道,如果我们能及早的治疗癌症,将会更成功,患者会痊愈的更快,成本也将大大降低。"

该消息由加州大学欧文分校提供。(生物谷bioon.com)

Single-Molecule Lysozyme Dynamics Monitored by an Electronic Circuit

Yongki Choi, Issa S. Moody, Patrick C. Sims, Steven R. Hunt, Brad L. Corso, Israel Perez, Gregory A. Weiss, and Philip G. Collins

Abstract: Tethering a single lysozyme molecule to a carbon nanotube field-effect transistor produced a stable, high-bandwidth transducer for protein motion. Electronic monitoring during 10-minute periods extended well beyond the limitations of fluorescence techniques to uncover dynamic disorder within a single molecule and establish lysozyme as a processive enzyme. On average, 100 chemical bonds are processively hydrolyzed, at 15-hertz rates, before lysozyme returns to its nonproductive, 330-hertz hinge motion. Statistical analysis differentiated single-step hinge closure from enzyme opening, which requires two steps. Seven independent time scales governing lysozyme’s activity were observed. The pH dependence of lysozyme activity arises not from changes to its processive kinetics but rather from increasing time spent in either nonproductive rapid motions or an inactive, closed conformation..

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