美國SLAC國家加速實驗室的科學家們在實驗中揭示了攻擊一種常見胃部細菌——幽門螺旋桿菌（Helicobacter pylori）的潛在新途徑，這種細菌可以引起潰瘍，并可顯著提高形成胃癌的幾率。相關(guān)論文發(fā)表在12月9日的《自然》（Nature）雜志上。
研究人員經(jīng)過五年的努力，利用來自SLAC斯坦福同步輻射光源SSRL（Stanford Synchrotron Radiation Lightsource）獲得了這一突破性的成果。幽門螺旋桿菌是一種能夠生存在強胃酸環(huán)境下的頑強細菌。世界上有至少一半的人群攜帶幽門螺旋桿菌，數(shù)億人因此忍受多種健康問題；當前的治療采用的是一種復雜的療法：胃酸抑制劑結(jié)合抗生素。
論文的主要研究者、加州大學歐文分校研究人員Hartmut Luecke 說“我們正在尋找一種方法，能夠破壞幽門螺旋桿菌自我保護對抗胃酸的機制。在這項研究中，我們破譯了一個非常有希望的藥物靶點的三維分子結(jié)構(gòu)。”
Luecke和研究小組將焦點放在了幽門螺旋桿菌利用的一些稱作HpUreI的小通道上，借助于這些小通道胃液中的尿素得以進入幽門螺旋桿菌；隨后這一化合物被分解為氨（ammonia），用來中和胃酸。阻斷這些通道將使這一保護系統(tǒng)喪失功能，從而促成對幽門螺旋桿菌感染者的新治療。
解析通道的結(jié)構(gòu)，找到靶向的特定區(qū)域，并非是一件易事。這些通道是由嵌入在細菌細胞膜中的蛋白質(zhì)構(gòu)成。*膜蛋白非常難以結(jié)晶，而這正是利用蛋白質(zhì)晶體學這一測定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)主要技術(shù)的先決條件。蛋白質(zhì)晶體學技術(shù)利用結(jié)晶蛋白質(zhì)中電子反彈的X射線來生成實驗數(shù)據(jù)，然后利用這些數(shù)據(jù)構(gòu)建出蛋白質(zhì)原子排列的三維圖像。
在這一實驗中存在的一個挑戰(zhàn)就是，膜蛋白特別難于形成高質(zhì)量的晶體。Luecke說：“我們需要生成和篩查數(shù)以千計的晶體。”
SSRL 結(jié)構(gòu)分子生物學部門主任Mike Soltis 說：“我們收集了100多個數(shù)據(jù)集，嘗試了很多的結(jié)構(gòu)測定技術(shù)。” zui終Soltis與Luecke以及他的研究小組構(gòu)建出了原子結(jié)構(gòu)的3維圖像。圖像顯示這一尿素通道的6個分子環(huán)嵌入在幽門螺旋桿菌的細胞膜中。尿素通過每個通道分子的中央。每個環(huán)的中央充斥著有序的脂質(zhì)雙分子層。這一從前未曾觀察到的六聚通道結(jié)構(gòu)為尿素和原核生物及古生菌中其他的小酰胺溶質(zhì)（amide solute）提供了新的滲透模式。
Luecke 說：“這是自1984年我從事這一領(lǐng)域以來，注釋過的zui難的結(jié)構(gòu)。你必須去嘗試各種各樣的方法，在這一過程中的每一步我們都在竭力解析這些結(jié)晶。現(xiàn)在我們獲得了它的結(jié)構(gòu)，我們到達了zui令人興奮的部分——期望建立特異的、安全的、有效的途徑來靶向這一病原體，然后清除它。”
