钢铁侠分子恢复细胞平衡

钢铁侠可能有一个很酷的绰号和整套穿着盔甲的东西,但我们都依靠铁来获得一些非常特殊的能力。 我们的身体依靠金属来运送血液中的氧气,并将血糖转化为细胞能量,以及其他工作。 尽管如此,过多或过少的铁都会造成严重破坏,并且将元素移入和移出细​​胞的问题会导致数十种不同的疾病,包括贫血和囊性纤维化。 现在,研究人员发现了一种可以纠正动物铁输送问题的分子。 这种新化合物可以帮助科学家更好地了解这些条件,并且可能有一天会产生新的化合物来治疗它们。

为了维持细胞和组织中铁的适当平衡,蛋白质网络要么燃烧能量以将铁原子泵送穿过细胞膜,要么被动地允许它们在一侧过多积聚的情况下穿过。 当这些蛋白质中的一种或多种发生突变或缺失时会出现问题。 这可能导致贫血(铁过少)或血色病(过多)等疾病。 这些疾病难以用药物治疗,因为大多数药物通过阻断或改变现有蛋白质的活性起作用。 在这些情况下需要的是恢复完全缺陷或缺失的铁转运蛋白的功能。

伊利诺伊大学香槟分校的化学家马丁伯克花了数年时间寻找恢复缺乏蛋白质功能的方法。 在这种情况下,为了研究运输铁的问题,Burke的研究小组从酵母细胞开始,删除了被动铁转运蛋白的基因,这种基因阻止了细胞的生长。 然后他们组装了一个天然存在的所谓小分子库,将它们逐个添加到酵母培养物中,看看是否有任何能够恢复细胞生长的能力。 当他们添加一种叫做日本扁柏的分子时,最初从台湾的扁柏树中分离出来,立即生长。 “它从测定中脱颖而出,”伯克说。 两种其他酵母培养物缺少不同铁转运蛋白的测试结果相似。

伯克的团队后来透露,三偶的日扁柏醇分子最初围绕着铁原子,将它们与周围环境隔离开来。 同时,日扁柏醇分子的向外末端含有易于溶解在细胞周围的脂肪膜中的亲油基团。 这允许含铁的hinokitinol三重奏进入细胞膜并摆动,将其货物沉积在内部。

伯克和他的同事接着研究了日本扁柏醇是否适用于被设计为缺失铁转运蛋白的动物。 在今天的“ 科学”杂志上,他们报道口服的日扁柏醇可以 。 只需将其添加到斑马鱼的罐中,就可以重新建立动物产生血红蛋白的能力。

“这是非常有帮助的工作,”Leonard Zon说,他是波士顿儿童医院干细胞项目的负责人,也是铁转运障碍专家。 Zon说,日扁霉素将帮助实验室科学家更好地了解不同铁转运蛋白在疾病中的作用,允许他们关闭这些蛋白质的基因,然后使用日扁柏醇恢复其正常功能。

北卡罗来纳州达勒姆市杜克大学医学院院长南希安德鲁斯说,它也可能很快为各种人类疾病带来新的医学治疗方法。 “我不相信以前真的有这样的事情。 无论何时你想要它,它似乎做你想做的事,“安德鲁斯说。 也就是说,Andrews和Zon都强调,日喹醇有很长的路要走,以确保它给予人们安全,并且不会引起不必要的副作用。

伯克说,他希望这项研究能为其他药物恢复缺失蛋白质的功能铺平道路,他说这可以帮助治疗从囊性纤维化到狼疮的各种疾病。 在这些情况下,恢复缺失功能的药物可以像分子假体一样起作用。 “如果你失去了一只手,即使是简单的假肢装置也非常有用,”伯克说。 他补充说,分子假体的功能可能与原始假体不同,“但我们在这里看到的是,不完美可能足够好。”

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