蓖麻毒素只與糖一起致死
植物毒素蓖麻毒素是最有毒的天然蛋白質(zhì)之一,使其成為極其危險的生物武器。多年來,蓖麻毒素襲擊多次成為頭條新聞,包括20世紀(jì)70年代在倫敦發(fā)生的壯觀的“傘式謀殺”,或2014年發(fā)給巴拉克·奧巴馬的蓖麻粉信件。沒有解毒劑。
蓖麻毒素會破壞細(xì)胞的核糖體,使生命無效的基本過程成為其中之一。即使是微量的劑量也可以在36到72小時內(nèi)消滅。在一些前花園和公園中也發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生致命毒藥蓖麻(Ricinus communis)的植物。從植物種子中提取的蓖麻油具有醫(yī)學(xué)和工業(yè)用途。
幾十年來,科學(xué)家一直在尋找有效的蓖麻毒素解毒劑。然而,像蓖麻毒素這樣的細(xì)胞毒素也提供了對細(xì)胞分子特征的重要見解,例如毒藥進(jìn)入細(xì)胞的接觸點。還有一個問題是細(xì)胞如何保護(hù)自己。
蓖麻毒素需要含糖的訪問代碼
IMBA研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)糖是一個關(guān)鍵因素。研究人員發(fā)現(xiàn)了兩個使蓖麻毒素致命的基因。Fut9和Slc35c1調(diào)節(jié)細(xì)胞中特定糖的代謝,細(xì)胞是一種稱為巖藻糖的必需單糖 - 不要與果糖或果糖混淆。巖藻糖附著在蛋白質(zhì)上,隨后能夠改變它們的形態(tài)和功能。因為巖藻糖還附著在細(xì)胞壁中的蛋白質(zhì)上,所以它在細(xì)胞與其周圍環(huán)境之間的交流和運(yùn)輸中起重要作用。正如細(xì)胞研究所報道的,F(xiàn)ut9和Slc35c1都是蓖麻毒素的毒性作用的原因,因為它們使毒素進(jìn)入細(xì)胞的運(yùn)輸系統(tǒng),使其能夠到達(dá)最終破壞的核糖體。
“抑制這些基因,例如通過合成的分子,阻礙蓖麻毒素進(jìn)入細(xì)胞并阻止其進(jìn)入核糖體,在那里它可以釋放出如此重大的損害。這是因為毒藥需要一個典型的糖簽名。它可以附著的細(xì)胞壁,“由Josef Penninger領(lǐng)導(dǎo)的IMBA團(tuán)隊的博士生Jasmin Taubenschmid說。
Taubenschmid和蛋白質(zhì)研究員Johannes Stadlmann是最近發(fā)表的研究的主要作者。該研究還為蛋白質(zhì)和糖之間的相互作用提供了新的見解,它們在基本的生物過程中起著重要作用。“以前的研究分別研究了蛋白質(zhì)和糖。但事實證明它們之間的相互作用特別有吸引力,這產(chǎn)生了一個全新的信息水平,”Stadlmann說。
與明斯特大學(xué)和海德堡大學(xué)的特殊合作關(guān)系揭示了毒藥產(chǎn)生影響的機(jī)制。大學(xué)醫(yī)院部門為IMBA研究小組提供了由于極為罕見的遺傳缺陷而無法代謝巖藻糖的患者的細(xì)胞樣本。他是少數(shù)可能在未遂謀殺案中幸存下來的人之一。這是因為如果沒有這種特殊的糖,蓖麻毒素就沒有毒性。IMBA科學(xué)主任約瑟夫·彭寧格說:“對罕見疾病的研究往往會產(chǎn)生令人驚訝的發(fā)現(xiàn),對許多人都有用。”
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