「结构」人工糖结合蛋白可能抑制细胞生长:阻断病毒和肿瘤细胞的糖结构


「结构」人工糖结合蛋白可能抑制细胞生长:阻断病毒和肿瘤细胞的糖结构
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该实验室由生物化学教授阿恩·斯凯拉(ArneSkera)指导 , 致力于设计用于治疗应用的人工结合蛋白 。该实验室目前的研究成果正在为开发新型生物糖结构结合蛋白铺平道路 , 糖结构在癌症和传染病中发挥着重要作用 。
识别生物糖结构
斯科拉教授解释说:“识别特定的糖分子 , 或所谓的碳水化合物 , 在许多生物过程中都是至关重要的 。”大多数细胞携带一个由糖链组成的标记 , 糖链附着在细胞膜外部或膜蛋白上 , 从而使身体能够识别这些细胞的归属或某些细胞是否是外来的 。病原体也有自己的糖结构 , 或者可以与之结合 。
蛋白质在细胞内具有广泛的功能 , 通常对糖的亲和力很低 。因此 , 它们的分子识别是一个挑战 。原因是:水分子看起来与糖分子相似 , 这意味着它们基本上隐藏在细胞的水环境中 。因此 , 斯克拉教授的研究小组开始设计一种人工结合蛋白 , 该蛋白具有一种特殊的化学成分 , 使其更容易与生物糖结构结合 。
一种以氨基酸形式存在于蛋白质中的硼酸基团
氨基酸是蛋白质的组成部分 。一般来说 , 自然界在所有生物中只使用20种氨基酸 。“利用合成生物学开辟的可能性 , 我们使用了一种额外的人工氨基酸 , ”研究员CarinaA.Sommer报道 。
Sommer解释说:“我们成功地将一个硼酸基团 , 它与糖分子有着内在的亲和力 , 整合到蛋白质的氨基酸链中 。在这样做的过程中 , 我们为糖分子创造了一个全新的结合蛋白类别 。”这种人工糖结合功能在强度和可能的糖特性方面都优于天然结合蛋白(所谓的凝集素) 。
斯凯拉教授说:“硼酸及其衍生物的糖结合活性已经知道近一个世纪了 。”硼这种化学元素在地球上很常见 , 毒性很低 , 但到目前为止基本上还没有被有机体发现 。
科学家安德烈亚斯·艾辛格博士解释说:“通过X射线结晶学 , 我们成功地解开了这种人工蛋白质模型复合体的晶体结构 , 这使我们得以验证我们的生物分子概念 。”
下一步:走向医疗应用
经过大约五年的基础科学研究 , 斯凯拉教授实验室的研究成果现在可以应用于实际的医疗需求 。斯克拉教授指出:“我们的研究结果不仅应该被用来支持生物化学中新的碳水化合物配体的发展 , 而且还应该为创造高亲和力的试剂来控制或阻断细胞表面与药物有关的糖结构铺平道路 。”
【「结构」人工糖结合蛋白可能抑制细胞生长:阻断病毒和肿瘤细胞的糖结构】这种“阻断剂”可用于细胞生长明显或病原体自身附着在细胞上的情况 , 例如肿瘤学和病毒学 。如果我们成功地阻断了糖结合功能 , 减缓了疾病的发展 , 这将给病人的免疫系统足够的时间来调动身体的自然防御能力 。