來(lái)自中國(guó)浙江大學(xué)的科學(xué)家們通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)證實(shí)，細(xì)菌細(xì)胞一分為二的分裂過(guò)程主要由一種蛋白產(chǎn)生的機(jī)械能所驅(qū)動(dòng)。細(xì)胞由一個(gè)母細(xì)胞分裂為兩個(gè)子細(xì)胞的發(fā)生機(jī)制一直廣受科學(xué)家關(guān)注。此前已有研究證實(shí)，細(xì)胞分裂時(shí)，母細(xì)胞中間會(huì)先產(chǎn)生一個(gè)由“FtsZ蛋白”組成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)被稱為“收縮之環(huán)”或“Z環(huán)”，在環(huán)狀結(jié)構(gòu)的作用下，母細(xì)胞會(huì)向內(nèi)凹陷，進(jìn)而分裂成為兩個(gè)子細(xì)胞。
這種向內(nèi)凹陷的力量究竟是怎么產(chǎn)生的，而FtsZ蛋白又是如何轉(zhuǎn)化、利用這種力量，一直是科學(xué)家們想要探究解決的問(wèn)題。浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院葉升教授及其實(shí)驗(yàn)組從2008年開(kāi)始進(jìn)行對(duì)FtsZ蛋白的研究。他們以肺結(jié)核分支桿菌中的FtsZ蛋白結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，進(jìn)行系列實(shí)驗(yàn)比對(duì)，通過(guò)X射線衍射儀拍攝蛋白晶體衍射圖，導(dǎo)入計(jì)算機(jī)繪制出微觀三維結(jié)構(gòu)圖，從中觀察蛋白晶體的運(yùn)動(dòng)軌跡。
“實(shí)驗(yàn)組通過(guò)對(duì)比100多張不同角度的圖像后觀察到，GTP被FtsZ蛋白水解后，蛋白原絲纖維發(fā)生了50度的彎曲。”葉升及其實(shí)驗(yàn)組認(rèn)為，這一個(gè)彎曲是由GTP水解的化學(xué)能作用于蛋白的柔軟部分所導(dǎo)致的，正是這個(gè)相對(duì)彎曲提供了細(xì)胞膜內(nèi)陷的“原始動(dòng)力”，進(jìn)而引發(fā)整個(gè)Z環(huán)向內(nèi)收縮。 這一動(dòng)力的發(fā)生機(jī)制被葉升和他的課題組形容為生命的“發(fā)動(dòng)機(jī)”，“FtsZ蛋白發(fā)生彎曲的這一個(gè)環(huán)節(jié)可以說(shuō)是細(xì)胞分裂、生命繁衍的前提之一”。
葉升認(rèn)為，這一研究不僅是細(xì)胞分裂基礎(chǔ)研究的進(jìn)步，還能夠?yàn)檠邪l(fā)新的廣譜抗菌藥物提供依據(jù)。“幾乎所有的細(xì)菌都是利用FtsZ蛋白進(jìn)行分裂的，但這種發(fā)生機(jī)制與人體細(xì)胞分裂原理不同，所以FtsZ分裂蛋白有望作為靶點(diǎn)來(lái)研制新的廣譜抗菌藥物。”
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