Nature重要成果：幽門螺旋桿菌的致命弱點

　　來自美國能源部(DOE)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。相關論文發表在12月9日的《自然》(Nature)雜志上。

　　研究人員經過五年的努力，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構。”

　　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。

　　解析通道的結構，找到靶向的特定區域，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構成。眾所周知膜蛋白非常難以結晶，而這正是利用蛋白質晶體學這一測定蛋白質結構主要技術的先決條件。蛋白質晶體學技術利用結晶蛋白質中電子反彈的X射線來生成實驗數據，然后利用這些數據構建出蛋白質原子排列的三維圖像。

　　在這一實驗中存在的一個挑戰就是，膜蛋白特別難于形成高質量的晶體。Luecke說：“我們需要生成和篩查數以千計的晶體。”

　　SSRL 結構分子生物學部門主任Mike Soltis 說：“我們收集了100多個數據集，嘗試了很多的結構測定技術。” 最終Soltis與Luecke以及他的研究小組構建出了原子結構的3維圖像。圖像顯示這一尿素通道的6個分子環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。每個環的中央充斥著有序的脂質雙分子層。這一從前未曾觀察到的六聚通道結構為尿素和原核生物及古生菌中其他的小酰胺溶質(amide solute)提供了新的滲透模式。

        Luecke 說：“這是自1984年我從事這一領域以來，注釋過的最難的結構。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晶。現在我們獲得了它的結構，我們到達了最令人興奮的部分――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。”