浙大发现细菌细胞分裂奥秘 助力新广谱抗生素研发

　　今天，美国《科学》杂志刊发浙江大学生命科学研究院叶升课题组的一大发现——细菌细胞分裂的奥秘。这一研究将为广谱抗生素的研发提供依据。

　　细胞分裂，一个变两个，看似简单而奥妙无穷的生命过程，可在开始分裂的那一刹那，是什么力量让细胞产生“凹陷”，进而一分为二？

　　叶升课题组第一次解析了细胞分裂蛋白FtsZ所形成的原丝纤维的三维结构，从中找到了其中的答案。论文的第一作者，则为浙大生命科学研究院的博士生李颖。

　　细胞分裂时，母细胞中间会先产生一层隔膜。60多年前，科学家发现了组成这层隔膜的关键蛋白，将它命名为FtsZ。

　　1991年，科学家进一步发现，当细胞分裂发生时，许多个FtsZ蛋白首尾相连形成原丝纤维，这些原丝纤维再相互组合，如同项链，形成一个在细胞中部围绕细胞的环状结构，科学家们称它为“收缩之环”，也叫Z环。在Z环收缩之力的“驱动”下，母细胞向内凹陷，进而一分为二。

　　收缩之力来自哪里？这个问题，科学界一直有争议。如果我们在头发丝的六万分之一的尺度下观察细胞的Z环，就会看到它们主要由FtsZ蛋白结合GTP形成的原丝纤维组成。当细胞发生分裂，GTP会分解成为GDP，并释放化学能。

　　2008年，一项刊登在《科学》杂志上的研究结束了持续多年的争议。研究指出，正是FtsZ蛋白，将GTP水解过程中产生的化学能转化为了机械能。

　　但是，这一转换究竟如何实现？几年来一直没有人能够解释。

　　“如果能解析到FtsZ蛋白原丝纤维的三维结构，其中的机制就能真相大白。”叶升课题组从结核分枝杆菌中克隆了FtsZ的基因，通过X射线衍射，拍下了100多张不同角度的FtsZ蛋白晶体衍射图。

　　再通过计算机分析，他们成功得到了FtsZ蛋白的三维结构图，第一次看到了这样的景象：GTP水解后，FtsZ原丝纤维发生了50度的弯曲。

　　“我们从结构生物学角度，更精确地理解了细胞分裂机制，回应并进一步解析了2008年《科学》杂志提出的观点。”叶升说。

　　这一研究为研究新的广谱抗菌药物提供了直接的结构信息。下一步，课题组将以FtsZ蛋白以及Z环为靶标，进行肺结核病的分子药物设计。“我们可以通过抑制FtsZ从而达到抑制细菌分裂的目的。”通讯员 周炜 本报记者 高逸平