伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员称，抗生素除了可用于治疗常见的细菌感染外（如肺炎和鼻窦炎），或许也可以用于治疗癌症等人类疾病，这至少从理论上是可行的。
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翻译 | 杨楠
审校 | 洪艺瑞
来自UIC药学院的研究团队发现，可以对真核生物的核糖体进行修饰，使它们像原核生物的核糖体一样与抗生素结合。该研究发表于《自然·通讯》。
真菌、植物和动物（包括人类）这些真核生物的细胞具有由核膜包被的细胞核。而细菌是原核生物，组成它们的细胞不仅不含细胞核，而且在结构、大小和性质上也有所差异。在这两类细胞中，负责合成蛋白质的核糖体的性质也不相同。
亚历山大·曼金（Alexander Mankin）是UIC药学院的药物化学和生药学教授，也是该研究的通讯作者。他介绍说：“抗生素治疗细菌感染的机制很有意思。它能够与细菌的核糖体结合，并选择性地抑制部分细菌蛋白质的合成。在缺少这些蛋白质的情况下，细菌就会死亡。”
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当使用抗生素治疗细菌感染时，患者本身的细胞不会受到影响。这是因为药物靶向的是原核生物的核糖体，因此不会与形状不同的真核细胞核糖体结合。
“许多人类疾病都是由有害蛋白质引起的，这在多种癌症和神经退行性疾病中十分常见。我们想知道，是否可以用抗生素来特异性地阻止人类细胞合成有害蛋白，同时不影响其他蛋白质的合成。”曼金说。
为了解答这个问题，曼金和本研究的第一作者、药剂学系的研究助理教授马克西姆·斯韦特洛夫（Maxim Svetlov）将目光投向了与人类细胞相似的一种真核细胞——酵母细胞。
曼金说，他们的研究团队和来自德国、瑞士的合作伙伴一同表演了一个“炫酷的把戏”：“我们对酵母的核糖体进行了改造，让它更像细菌的核糖体。”
研究团队采用生物化学和遗传学方法，让组成酵母核糖体RNA的7千多个核苷酸中的一个发生了突变，这足以使大环内酯类抗生素（一类常见的通过结合细菌核糖体发挥作用的抗生素）与酵母核糖体结合。然后，研究人员对这种工程化酵母进行了基因组分析和高分辨率结构分析，以了解细胞中每种蛋白质如何合成，以及大环内酯类抗生素如何与酵母核糖体相互作用。
曼金说：“通过这些分析，我们了解到蛋白质中存在特定的氨基酸序列。大环内酯类抗生素能够识别这些序列，并据此决定是否抑制真核生物核糖体中的蛋白质合成反应。从理论层面来看，这表明抗生素可以用来选择性地抑制人类细胞中的蛋白质合成，并用于治疗由有害蛋白质引起的疾病。”
UIC研究人员的实验为进一步研究奠定了基础。曼金说：“既然我们已知这种思路理论上可行，那么我们可以先寻找一些能够结合未修饰的真核生物核糖体的抗生素，然后对其进行优化，使其能够特异性地抑制有害蛋白质的合成。”
原文链接：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-05/uoia-cat052421.php
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-23068-1
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