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耐热酶可以生产更具成本效益的药物

发表在“美国国家科学院院刊”上的一项新研究可以改变科学家们研究医学中最重要的酶之一的方式,希望将来能够设计出更好,更具成本效益的药物。酶是加速细胞内化学反应的分子。人体是数千种酶的家园,这些酶具有重要功能,如消化脂肪和将糖分解为葡萄糖。

该论文由UT生物化学和细胞与分子生物学副教授Nitin Jain和毕业后的学生Sara Lemmonds共同撰写,密切关注细胞色素P450,一种在人体和其他环境中天然存在的酶。这种酶在代谢超过90%的所有药物中起着至关重要的作用。当给药时,它通常不会被身体完全用尽,并且剩余的过量会变得有毒。Lemmonds解释说:“P450的作用是与肝脏中的剩余药物结合,以确保它安全地排出体外。”

科学家们知道P450还有另一个显着的特点:它可以在很高的温度下保持稳定。在温泉和火山沉积物中的细菌中发现了相同的酶,并且已观察到尽管极端温度也能正常发挥作用。

UT研究人员正在研究酶的耐热性。“人体P450酶产生的化学反应在温度升高时更有效,”Jain说。到目前为止,科学家们认为P450对热的耐受性源于其刚性结构。然而,Jain和Lemmonds的研究表明这些蛋白质可能非常灵活。

“通过更好地理解灵活性与高温之间的关系,科学家们可以设计出针对生物技术应用的改进P450酶,为人类设计更好的药物,集中生产并使它们更具成本效益,”Jain说。

在这项研究中,研究人员收集了嗜热菌 - 那些在温度在106到262华氏度之间茁壮成长的嗜热菌 - 来自温泉并分离出P450酶。他们将分离的酶进行光谱学和中子散射,两种基于磁性的技术,以帮助阐明灵活性和热稳定性之间的联系。

“可能有其他酶在高于P450的温度下具有灵活性,或者可以通过简单的突变变得灵活。如果是这样,从未来的研究中获得的知识可以用于靶向身体的特定过程,治疗疾病,或制造新的化学产品,“Lemmonds说。

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