新的蛋白質(zhì)研究工程有望徹底消滅致命的感染性疾病
2017-06-10 17:38:27
admin
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加里·布科奇和他的同事們在第一線對抗一些人類曾經(jīng)認識的最可怕的敵人：結核病、肺炎、埃博拉病毒、鼠疫、肉毒中毒。
但他不是在醫(yī)院或野外帳篷里，不是獲取生命體征或給予藥物治療。相反，加里？布科奇的生物化學家在實驗室，前線是蛋白質(zhì)的世界——這些能使所有的生物體正常工作，并使生命成為可能的分子。使用一些最高科技的方法，他與西北太平洋地區(qū)的科學家合作，發(fā)現(xiàn)需要開發(fā)針對許多可以引起身體疼痛，惡心，疲勞，食物中毒，腹瀉，潰瘍，呼吸困難和死亡的感染性疾病的更好的治療措施或疫苗的重要信息。
加里？布科奇作為西雅圖傳染病結構基因組學中心的一個成員，作為由國家過敏和傳染病研究所資助的兩個中心之一，負責解決使病原體生存、繁殖和感染人類的蛋白質(zhì)結構。這些研究來自四個機構的科學家們共同努力：傳染病研究中心，鈹研發(fā)公司，華盛頓大學，以及Buchko進行研究的能源部太平洋西北國家實驗室。
解決傳染病——一次一種蛋白質(zhì)
Garry Buchko及其同事使用NMR來解決蛋白質(zhì)的結構，這種蛋白質(zhì)通常被蜱傳播。
本周，該團隊達到了一個里程碑，宣布其科學家已經(jīng)從70多種在人體中引起感染性疾病的生物體解決了第1，000種蛋白質(zhì)的三維結構。研究小組研究的蛋白質(zhì)來自造成幾種嚴重疾病的微生物，包括結核病，李斯特菌，賈第蟲，埃博拉病毒，炭疽病，艱難梭菌（C. diff）感染，軍團菌，萊姆病，衣原體感染和流感。
雖然分離用于研究的蛋白質(zhì)不是致病的，但是結構信息為科學家提供了設計分子的機會，這些分子將在這些微生物中敲除必要的過程。
這是有挑戰(zhàn)性的工作。蛋白質(zhì)的形狀非常復雜 - 很多人看起來很像卷曲的輪子，具有多個扭曲，彎曲和循環(huán)，所有這些都被擠壓到人頭發(fā)寬度的十分之一的微小空間。這些特征的排列和長度使得每種蛋白質(zhì)具有特定的生物化學特性。了解蛋白質(zhì)的精確形狀為科學家尋找新的方法來禁用病原體并阻止其可能引起的疾病提供了藍圖。
加里？布科奇和他的同事們解釋了這種在有機體中發(fā)現(xiàn)的導致瘧疾的蛋白質(zhì)的結構。加里？布科奇的專長是核磁共振或核磁共振，這與醫(yī)生廣泛用于診斷各種醫(yī)療狀況的磁共振成像技術非常相似。 加里？布科奇在EMSL的環(huán)境分子科學實驗室，PNNL科學用戶設施辦公室的環(huán)境分析科學實驗室，利用核磁共振技術檢查病原體的蛋白質(zhì)。
雖然最終的結果是原子級的圖片，但并不像捕捉照片那么簡單。相反，加里？布科奇將蛋白質(zhì)放置在NMR光譜儀內(nèi)，并記錄有關分子中所有原子核的取向，能量和其他性質(zhì)的信息。然后，他解釋信息，并將數(shù)千條數(shù)據(jù)饋送到計算機程序中以計算每個原子的位置，從而導致蛋白質(zhì)的完整3-D重建。數(shù)據(jù)分析對于使結構正確至關重要。
加里？布科奇在過去十年中一直是該團隊20多年研究的作者。他的目標是導致結核病，瘧疾，出血熱的病原體，以及導致嚴重腹瀉和腹痛的水性寄生蟲。
微生物中的一種蛋白質(zhì)會導致嗜酸性粒細胞減少癥，最常發(fā)生在熱帶氣候的人群中。污染的灰塵或土壤被吸入時，感染通常會在肺部開始。
SSGCID科學家發(fā)表了100多份手稿，詳細介紹了他們的發(fā)現(xiàn)。此外，所有的結構都通過稱為蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫的公共數(shù)據(jù)庫立即與科學界共享。因此，這些結構已被用于來自世界各地正在研究人類病原體的學術界，研究機構和制藥公司的其他實驗室近600篇科學論文。分享其發(fā)現(xiàn)，使世界各地的科學家能夠進一步發(fā)現(xiàn)是SSGCID使命的核心。
位于西雅圖的中心是由NIAID資助的兩個中心之一（合同號HHSN272201200025C）。 另一個總部設在芝加哥，是傳染病結構基因組學中心，其中包括另一個DOE實驗室，阿貢國家實驗室。 SSGCID由傳染病研究中心的教授兼核心服務主管Peter Myler領導。
“當SSGCID解決蛋白質(zhì)結構時，它為CID Research和世界各地的研究人員奠定了基礎，為每年殺死數(shù)千人的疾病尋找新的藥物，治療和疫苗候選者，”Myler說。 “我為我們團隊和我們忠實的合作伙伴所做的辛勤工作感到自豪?！?生物谷Bioon.com）