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合成黏蛋白

Lead Image©lithiumphoto / Adobe Stock

麻省理工学院(MIT)的研究人员——包括一位获得诺贝尔奖的化学家——已经创造了一项令人欣喜的新闻标题人工粘液它的性能比真实的要好。

你可能不知道这种恶心的粘液有某种功能,或者它需要改善,但事实证明,粘液是至关重要的。

身体分泌物几乎在所有动物物种中都是普遍存在的,这有很好的理由:除了确保表面潮湿和粘稠之外保持粘液蛋白是构成粘液的一种长蛋白质,又湿又粘,也具有抗菌特性。

“这是非常酷的。它为我们带来了所有这些好处,”麻省理工学院化学教授、该研究的资深作者劳拉·基斯林告诉记者《福布斯》。“这是将我们的动物自身与微生物分开的一层。”

粘液=金粉

粘蛋白是一种长蛋白质,它能长出羽毛状的糖,就像研究人员描述的那样,看起来像瓶刷。

事实证明,这些糖产生的粘蛋白比细菌产生的粘滞物要多。

凯斯林在麻省理工学院的同事、生物物理学家卡塔琳娜·里贝克(Katharina Ribbeck)在2019年帮助发现了粘蛋白的抗菌特性华盛顿邮报》黏蛋白的糖是如此活跃,它们“就像仙尘”。

在对细菌的测试中铜绿假单胞菌:防止杀死其他(有益的)微生物,阻碍与它的细菌伙伴的交流,并阻止它形成结块和产生毒素。

本质上,粘蛋白不像苍蝇纸,而像残酷的细菌手套。

自然,研究人员开始利用粘蛋白阵列的微生物混乱效应。

问题是,这些洛可可式的糖结构,艰难的合成。

“每个粘蛋白聚合物都有一个很长的主干,由数千个氨基酸组成,许多不同的聚糖可以附着在这些主干上,”麻省理工学院的新闻报告。

简单地说:这些都是超级复杂的拼图游戏,有上百万种不同的方法来把碎片拼在一起。

kisessling和Ribbeck与诺贝尔化学奖得主Richard Schrock共同进行了这项研究ACS中央科学。他们的方法是专注于粘蛋白的主干,而不是糖。

他们认为,天然粘蛋白的长而蛇形形状是其抗菌特性的关键。

“我们想问的是,主干的结构重要吗?”基斯林告诉《福布斯》。

构建更好的黏蛋白

为了制造粘蛋白,研究小组使用了一种叫做“开环易位聚合”的化学反应。

你可能不知道这种恶心的粘液有某种功能,或者它需要改善,但事实证明,粘液是至关重要的。

正如麻省理工学院新闻解释的那样,在这个过程中,一个含碳环被打开,形成可以连接在一起的长而直的分子——未来的合成粘蛋白骨架。

Schrock因为创造了驱动这种反应的催化剂而获得了诺贝尔奖。从这里开始,它变得非常复杂,但基本上可以合成两种类型的粘蛋白:顺式和反式。名称指的是人造分子结合的位置。

研究小组发现,顺式黏液蛋白看起来更像天然黏液蛋白,形成长刺状,而反式黏液蛋白形成团块。

手上拿着模拟黏液,他们开始研究合成黏液是如何与真正的黏液相匹配的。

当各种粘蛋白接触到由霍乱弧菌顺式合成蛋白不仅比反式合成蛋白在捕获毒素方面更有效,甚至比天然粘蛋白更有效。

顺式合成粘蛋白也比结块具有更高的水溶性。水溶性可能意味着合成粘蛋白有一天可以被用于外用保湿剂或眼药水中。

黏蛋白不像苍蝇纸,而像残酷的细菌手套,研究人员希望利用它们的一系列扰乱微生物的作用。

据《麻省理工学院新闻》报道,该团队的下一步是研究当粘蛋白被不同种类的糖武装起来时会发生什么,这可能导致定制的粘蛋白来对抗任何数量的细菌。

kisessling告诉麻省理工学院新闻:“我们真的很想了解黏液蛋白的哪些特征对它们的活动很重要,并模拟这些特征,这样就可以阻止微生物的毒性途径。”

合成粘蛋白最终可能在对抗超级细菌方面发挥作用,超级细菌是对抗生素具有耐药性的细菌,使它们难以治疗,有时甚至产生致命的效果。

“我们正在想办法更好地模拟粘蛋白,但这项研究是理解相关因素的重要一步,”基斯林告诉麻省理工学院新闻。

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