抗藥性的超級病菌之蛋白質解碼

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  • 時間:2011/11/15 上午 11:48:00
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NDM-1 protein

過去青黴素類抗生素是常用的抗菌藥品,後來病菌變得更強大,即使施予強而有力的抗菌素也無法作用。為了防禦具抗藥性的病原體,在美國能源部的阿岡國家實驗室和德州農工大學的科學家已經解譯一蛋白質架構碼。此研究為抗藥性超級病菌的治療奠定了基礎。

&beta-內醯胺類抗菌素在世界上是最廣泛使用的抗菌劑,因為它們有效地殺死細菌,對人體很少有副作用。然而,在1999 年卻發現此藥物失去效用。因為報告發現,在那年,瑞典的一所醫院,有病患由於抗菌素沒產生作用而死亡。青黴素是原來的&beta-內醯胺,但當細菌益發強大,科學家於是開發了其他相關的抗生素,包括阿莫西林(amoxicillin)、頭孢氨芐(cephalexin)和亞胺培南(imipenem)。這類藥物會阻斷細菌的細胞壁,使它無法正常成長。最新的一類是碳青黴烯類,用於最棘手的耐藥性感染,如葡萄球菌的感染。不過漸漸也有細菌對碳青黴烯類產生抗藥性。

科學家查出一種基因,使細菌抵抗這些抗菌素,稱為NDM-1。這蛋白質的基因代碼會抓住抗生素分子(&beta-內醯胺環)的部份結構。阿岡國家實驗室的特聘研究員,Andrzej Joachimiak解釋,抗生素的環形結構是堅硬的,一旦被毀壞,就失去效用。然而NDM-1基因最驚人的是它能使全部&beta-內醯胺類 抗菌素無法作用。

在生物學的最強有力的方法之一是蛋白質結晶學,此法會縮小到分子水平得到一張蛋白質的圖像。蛋白質晶體是極小的東西︰例如一根人類頭髮中可以有1,000個蛋白質晶體在其中緊鄰排列。但是,來自阿岡實驗室強烈的X射線進階光子源, 其功能就像是一個照相機檢測器,可以收集從結晶的蛋白質反彈回來的X射線的數據,並且使用此數據重建蛋白質的原子架構。研究團隊拍攝到3個不同型態的NDM-1?。他們發現NDM-1的活性位置是異常巨大,會抓住抗菌素,而且可彎曲像一個大嘴巴,可以抓住一打不同形狀的抗菌素。解碼結構使科學家能得知蛋白質的結構,研究這種分子的弱點,進而找出新方法防禦抗藥性細菌的攻擊

 

作者:駐美國台北經濟文化代表處科技組 

現職:駐美國台北經濟文化代表處科技組

文章來源:http://www.anl.gov/Media_Center/News/2011/news110915.html 

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