Nature聚焦已知的第二大蛋白
日期：2016-01-15 09:00:05
獲得巨酶（megaenzyme）的清晰圖像并非易事。但這肯定是值得的。這些蛋白在制造許多常見抗生素中起著積極的作用。它們在不斷地運(yùn)動，某些部分可以像耍雜技一樣翻轉(zhuǎn)來執(zhí)行必要的任務(wù)。
現(xiàn)在，麥吉爾大學(xué)的研究人員第一次獲得了在運(yùn)轉(zhuǎn)中的這樣一種藥物合成酶，其一個大的組成部分的一系列三維圖像。研究人員認(rèn)為，他們生成的這些圖像不僅可以讓科學(xué)家們更深入地了解許多抗生素的生成機(jī)制，通過進(jìn)一步的研究還可能促使開發(fā)出迫切需要的新一代抗生素。他們的研究成果發(fā)布在1月13日的《自然》（Nature）雜志上。
論文的資深作者、麥吉爾大學(xué)生物化學(xué)系的Martin Schmeing教授說：“這是我們看到過的運(yùn)轉(zhuǎn)中的這些酶的最完整圖像。盡管巨酶是人們已知的第二大蛋白，它們?nèi)匀皇菢O小的分子，且非常易變，因此難以看到運(yùn)轉(zhuǎn)中的它們。”
抗菌藥物
研究人員正在研究的酶對于生成從青霉素到環(huán)孢菌素等一系列的抗生素起至關(guān)重要的作用。這些非核糖體合成酶(NRPSs)在特定細(xì)菌內(nèi)部發(fā)揮催化劑作用，使得它們能夠殺死所有的競爭細(xì)菌。
NRPSs像小型的裝配線那樣起作用，通過重復(fù)的化學(xué)反應(yīng)組合一些構(gòu)件。就像汽車裝配線一樣，這些酶的組裝線是由不同的工作站（稱作為模塊）構(gòu)成，每個模塊添加藥物的一個組成部分，在這一過程中制造出了具有新化學(xué)特性的抗生素。
讓蛋白質(zhì)不能活動來給它們拍照
由于這些酶太小無法看到，且不斷地在運(yùn)動，Schmeing教授和他的研究小組利用了一些化學(xué)陷阱來捕獲期望位置上的蛋白質(zhì)。他們隨后利用X-射線晶體學(xué)技術(shù)獲得了生成抗生素短桿菌肽的NPRS第一個模塊的一系列3D圖像。
論文的第一作者、博士生Janice Reimer 說：“這些3D圖像揭示出了NRPS發(fā)揮作用合成其產(chǎn)物的完全不同尋常的方式。以往曾獲得過其他NRPSs組成元件的圖像，但卻從未獲得過如此多不同合成步驟的快照，及將感興趣的化學(xué)修飾整合到抗生素中去的NRPSs的圖像。這些圖像揭示出了這些組成部分改變它們有限表面的用途并重新利用它們來與酶的其他組成部分相互作用的精細(xì)方式。一旦我們獲得充分的認(rèn)識，就可以利用現(xiàn)代生物工程技術(shù)改造NRPSs來生成各種各樣帶有設(shè)計修飾的產(chǎn)物，有可能提供一個真正的新藥寶庫。”
