南開(kāi)大學(xué)Nature子刊：防止肝功能損傷

日期：2013-02-22 09:16:01

來(lái)自南開(kāi)大學(xué)，加州大學(xué)洛杉磯分校等處的研究人員發(fā)表了題為“Biomimetic enzyme nanocomplexes and their use as antidotes and preventive measures for alcohol intoxication”的文章，采用了一種新技術(shù)組合多種功能酶，從而能用于減少血液中的酒精濃度，以及肝臟損傷。相關(guān)成果公布在Nature Nanotechnology雜志上。

文章的通訊作者分別是南開(kāi)大學(xué)的史林啟教授，北京生物技術(shù)研究院陳偉（Wei Chen，音譯），美國(guó)南加州大學(xué)計(jì)程（Cheng Ji，音譯），以及加州大學(xué)洛杉磯分校的盧云峰教授。

真核細(xì)胞中大多數(shù)的酶都無(wú)法在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)，這些功能蛋白都被精心定位在亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞器內(nèi)，或者與其它酶緊密結(jié)合在一起，這樣就能最小化有毒中間產(chǎn)物的擴(kuò)提高整體的催化效率和應(yīng)反的特異性。研究人員由此受到了啟發(fā)，開(kāi)始在實(shí)驗(yàn)室里嘗試構(gòu)建類似的復(fù)合物，但是經(jīng)過(guò)多年努力，還是難以控制一個(gè)集簇中酶的數(shù)目，大小和類型，也難以確保這一復(fù)合物不會(huì)被被機(jī)體降解或清除掉。

在最新這項(xiàng)研究中，研究人員成功實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定酶集團(tuán)的構(gòu)建。為了將三種不同的酶結(jié)合在一起，他們將底物連接到一個(gè)單鏈DNA支架的末端上，當(dāng)這一支架與酶連在一起后，酶就能結(jié)合到其相應(yīng)各個(gè)底物上。接著研究人員利用一種聚合物網(wǎng)把酶包裹起來(lái)，形成一層薄薄的，可滲透外殼，保護(hù)這個(gè)復(fù)合物。最后再將DNA支架去除，釋放酶的結(jié)合位點(diǎn)，從而這些酶就能連接到新的底物上，發(fā)生催化反應(yīng)了。

利用這種方法，研究人員將三種小鼠體內(nèi)介導(dǎo)蔗糖和葡萄糖連續(xù)反應(yīng)的酶結(jié)合在一起，發(fā)現(xiàn)這種復(fù)合物具有良好的催化作用和穩(wěn)定性，之后他們又構(gòu)建了一種由乙醇氧化酶（AOX）和過(guò)氧化氫酶（CAT）組成的納米復(fù)合物，希望能將其用于預(yù)防酒精中毒和防止肝功能損害。

為此研究人員進(jìn)行了深入實(shí)驗(yàn)，他們給小鼠喂食酒精，以及這種納米復(fù)合物（AOX-CAT），結(jié)果發(fā)現(xiàn)了其血液內(nèi)酒精濃度BAC在四十五分鐘內(nèi)降低了10％，一個(gè)半小時(shí)后又降低了32％，三個(gè)小時(shí)后減少了37％。這相比于僅只有一種酶（被聚合物外殼包裹或沒(méi)有包裹），效果顯著。

此外，已經(jīng)“醉”了的小鼠，經(jīng)AOX-CAT處理30分鐘后，也會(huì)出現(xiàn)丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶（ALT）含量降低至最低水平，這種酶是肝功能損傷的生物標(biāo)志物。“我們研究證明，通過(guò)這種方法可以穩(wěn)定結(jié)合這兩種酶，并且在動(dòng)物模型中，這種復(fù)合物也表現(xiàn)出激活狀態(tài)，能用于降低BAC和肝功能損害”，文章作者表示。

不過(guò)酒精氧化過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生另一種有毒的中間產(chǎn)物——乙醛，目前還沒(méi)有酶能有效地降低這種成分的含量。但是一旦科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)這種功能的酶，就能應(yīng)該這種方法，構(gòu)建出更有效的解毒劑來(lái)，盧教授表示，“我認(rèn)為這其中不存在什么主要的障礙。”

考慮到目前可獲取的酶種類眾多，盧教授有信心可以將這種新技術(shù)用于構(gòu)建用途廣泛的酶納米復(fù)合物，事實(shí)上，他也已經(jīng)與總部位于加州的一家生物制藥公司：Kythera展開(kāi)了合作，設(shè)計(jì)納米復(fù)合物，用以構(gòu)建能消除會(huì)引起脫發(fā)的雄性激素的復(fù)合物。