來自中國浙江大學的科學家們通過一系列實驗證實，細菌細胞一分為二的分裂過程主要由一種蛋白產(chǎn)生的機械能所驅動。細胞由一個母細胞分裂為兩個子細胞的發(fā)生機制一直廣受科學家關注。此前已有研究證實，細胞分裂時，母細胞中間會先產(chǎn)生一個由“FtsZ蛋白”組成的環(huán)狀結構，這個環(huán)狀結構被稱為“收縮之環(huán)”或“Z環(huán)”，在環(huán)狀結構的作用下，母細胞會向內凹陷，進而分裂成為兩個子細胞。
這種向內凹陷的力量究竟是怎么產(chǎn)生的，而FtsZ蛋白又是如何轉化、利用這種力量，一直是科學家們想要探究解決的問題。浙江大學生命科學研究院葉升教授及其實驗組從2008年開始進行對FtsZ蛋白的研究。他們以肺結核分支桿菌中的FtsZ蛋白結構為基礎，進行系列實驗比對，通過X射線衍射儀拍攝蛋白晶體衍射圖，導入計算機繪制出微觀三維結構圖，從中觀察蛋白晶體的運動軌跡。
“實驗組通過對比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。”葉升及其實驗組認為，這一個彎曲是由GTP水解的化學能作用于蛋白的柔軟部分所導致的，正是這個相對彎曲提供了細胞膜內陷的“原始動力”，進而引發(fā)整個Z環(huán)向內收縮。 這一動力的發(fā)生機制被葉升和他的課題組形容為生命的“發(fā)動機”，“FtsZ蛋白發(fā)生彎曲的這一個環(huán)節(jié)可以說是細胞分裂、生命繁衍的前提之一”。
葉升認為，這一研究不僅是細胞分裂基礎研究的進步，還能夠為研發(fā)新的廣譜抗菌藥物提供依據(jù)。“幾乎所有的細菌都是利用FtsZ蛋白進行分裂的，但這種發(fā)生機制與人體細胞分裂原理不同，所以FtsZ分裂蛋白有望作為靶點來研制新的廣譜抗菌藥物。”
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