酶結(jié)構(gòu)為新的癌癥治療提供了一條有希望的途徑
Taspase1 的 3D 模型，展示了活性酶的兩半。圖片來(lái)源：Jose M. Martin-Garcia
使用阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)光子源，研究人員已經(jīng)確定了一種在癌細(xì)胞擴(kuò)散中起關(guān)鍵作用的酶的結(jié)構(gòu)。
很有可能，我們每個(gè)人都以一種或另一種方式受到癌癥的影響。與其他一些致命疾病不同，癌癥可以在人體內(nèi)以多種形式出現(xiàn)，因此更多地了解與多種疾病相關(guān)的單一酶可能會(huì)導(dǎo)致更有效的治療。
研究人員使用美國(guó)能源部 (DOE) 阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室科學(xué)用戶設(shè)施辦公室高級(jí)光子源 (APS) 產(chǎn)生的強(qiáng)大 X 射線束，確定了這種酶的結(jié)構(gòu)：Taspase1，它在人類癌細(xì)胞的產(chǎn)生中起著不可或缺的作用。
Taspase1 在多種疾病形式中促進(jìn)癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和擴(kuò)散，從兒童白血病到結(jié)腸癌、乳腺癌和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤是一種侵襲性的腦癌或脊髓癌。有了這些關(guān)于 Taspase1 結(jié)構(gòu)的新信息，我們可以深入了解這種酶如何成為未來(lái)癌癥治療的目標(biāo)。
“Taspase1這一區(qū)域的重要性使其成為設(shè)計(jì)抗癌治療抑制劑的主要目標(biāo)?！?br/> — Jose M. Martin-Garcia，羅卡索拉諾物理化學(xué)研究所
生物顯微鏡的使用步驟一般分為三大步：取鏡、對(duì)光、觀察；結(jié)束之后一定要把顯微鏡的外表擦拭干凈，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，把兩個(gè)物鏡偏到兩旁，并將鏡筒緩緩下降到Zui低處。Zui好把顯微鏡放進(jìn)物箱里，放回原處。
由亞利桑那州立大學(xué)現(xiàn)任和前任科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在 APS 的國(guó)家普通醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所和國(guó)家癌癥研究所結(jié)構(gòu)生物學(xué)設(shè)施 (GM/CA) 進(jìn)行了這項(xiàng)工作。由此產(chǎn)生的論文發(fā)表在結(jié)構(gòu)上。
西班牙馬德里羅卡索拉諾物理化學(xué)研究所的首席研究員 Jose M. Martin-Garcia 說(shuō)：“我們已經(jīng)報(bào)道了以前未觀察到的 Taspase1 片段的重要性，它可以用作抑制其功能的有吸引力的靶標(biāo)。” 在進(jìn)行這項(xiàng)研究時(shí)，Martin-Garcia 在亞利桑那州立大學(xué)教授、該論文的合著者 Petra Fromme 的實(shí)驗(yàn)室工作。
Taspase1 是一種酶，最初以無(wú)活性的酶原形式產(chǎn)生，然后在適當(dāng)?shù)那闆r下切成部分以產(chǎn)生其活性形式。
“這種一般類型的激活發(fā)生在其他生物功能中，例如消化和血液凝固中，”阿貢 X 射線科學(xué)部的蛋白質(zhì)晶體學(xué)家 Michael Becker 解釋說(shuō)。
對(duì)于 Taspase1，這種切片或切割過(guò)程會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)片段。在這項(xiàng)研究之前，僅確定了 Taspase1 的部分結(jié)構(gòu)和這些片段。也就是說(shuō)，直到 Martin-Garcia 的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)他們可以稍微修改酶以連接這些片段，創(chuàng)建一個(gè)允許整個(gè)功能分子結(jié)晶的循環(huán)。
然而，正如 APS 主任的生命科學(xué)顧問(wèn)兼 Advanced Photon Source 小組組長(zhǎng) Robert Fischetti 所解釋的那樣，該項(xiàng)目并非沒(méi)有挑戰(zhàn)。Fischetti 領(lǐng)導(dǎo)了由美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院 (NIH) 資助的光束線套件的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)，這些光束線用于 Taspase1 結(jié)構(gòu)的研究。
“確定這些晶體的結(jié)構(gòu)可能非常具有挑戰(zhàn)性，”Fischetti 說(shuō)?！拔覀?cè)?GM/CA 開發(fā)的能力使得為這項(xiàng)研究收集足夠質(zhì)量的數(shù)據(jù)成為可能。”
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結(jié)果很有啟發(fā)性。研究小組發(fā)現(xiàn)，Taspase1 的一個(gè)區(qū)域形成了一個(gè)對(duì)其功能至關(guān)重要的長(zhǎng)螺旋形結(jié)構(gòu)。
“我們文章中報(bào)道的晶體結(jié)構(gòu)是第一個(gè)說(shuō)明 Taspase1 處于其功能活性狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，并強(qiáng)調(diào)了這種螺旋形片段的至關(guān)重要性，”Martin-Garcia 說(shuō)?！癟aspase1這一區(qū)域的重要性使其成為設(shè)計(jì)抗癌治療抑制劑的主要目標(biāo)?！?/p>
Martin-Garcia 的研究和通過(guò) Argonne 的 APS 收集到的對(duì) Taspase1 的見解將幫助科學(xué)家設(shè)計(jì)針對(duì) Taspase1 在抗癌方面的獨(dú)特結(jié)構(gòu)特征的新療法。