先进通量 News Letter 第二十七期 [2009-09-30]电子信息

      生物进化是否可逆一直是人们感兴趣的问题。最新的研究报告表明，分子水平的实验显示，蛋白质一旦向前进化，便难以原路返回过去的状态。
      美国俄勒冈大学等机构的研究人员发表报告说，他们研究了一种被称为“糖皮质激素受体”的蛋白质进化路线。它存在于人和许多动物体内，具有调控精神压 力等作用。研究人员重建了这种蛋白质的两个“祖先”，分别命名为AncGR1蛋白质和AncGR2蛋白质。前者可与3种激素发生反应，但经过进化、产生各 种变异成为后者时，就只能与其中1种激素发生反应。
      研究人员确定了与激素反应功能改变有关的7处变异，但是如果人工改造AncGR2蛋白质的结构，把这7处变异都改回去，那么这种蛋白质会失去与任何一种激素发生反应的功能。分析显示，这是因为AncGR2蛋白质的其他一些变异不能适应其过去的蛋白质结构。虽然这些变异与激素反应功能关系不大，但它们成为逆向进化的结构障碍。这一结果表明，生物进化时体内大量的蛋白质变异会互相影响并“锁死”，使得整个进化过程难以逆转。但也有研究人员认为，可能有一些蛋白质变异在条件合适时可“绕路”回到原有状态，恢复部分进化前的功能。

      线粒体是机体生成能量的场所，其功能对生命来说是必须的，所以线粒体的功能缺失可能会影响人类和动物中一系列的器官系统。
      一些常见的线粒体异常疾病包括利氏病，MELAS综合症和复合物1缺陷等，这些疾病通常是严重的，而且会不断发展导致大脑，肌肉和机体许多其他的部位功能失调。
      使用基因工程技术，研究人员阻断了个别基因的活性，这些基因能直接参与线粒体中能量的产生。这项研究的负责人Marni J. Falk博士介绍说，他们希望通过阻止这种特殊的系统元件的功能，观察结果的变化，最终的目的是，希望能为靶向治疗提供生物学依据。但是首先需要理解潜在的疾病机制。
      研究人员观察了线粒体中的一个生物学通路，即呼吸链，特别关注了这条链最大的组成成分，复合物I，其包含45个亚单元，并对其中的28个亚单元的核基因，作了研究。他们使用RNA干扰技术，敲除每一个基因的功能，以确定基因缺失导致的相关的线粒体疾病。结果发现，其中一组基因的子集减弱了线粒体消耗氧的能力，另一组基因则影响了线虫对贫血的应答能力。由于线粒体疾病在人类中有许多不同的紊乱，因此理解呼吸链中不同基因导致的异常将有助于研究人员更好的理解人类线粒体机能障碍导致的不同问题，同时也可为潜在的靶向治疗提供依据

      悉尼大学的研究人员对800名慢性丙型肝炎患者的基因组进行分析，发现了一个变异基因，该基因可以用于确定是否感染丙型肝炎。
      标准的丙肝治疗方法利用聚乙二醇干扰素-α(pegylated interferon-alpha)联合利巴韦林(ribavirin) (PEG-IFN-alpha/RBV)进行治疗。该治疗方法不但昂贵、有严重的副作用，而且所有病例治疗的失败率达50-60%。
      目前还不能确定出哪些患者接受上述治疗后会产生较好的疗效。为了解决这个问题，研究人员整合遗传变异，并结合临床和基线因素建立了一个评估统计模型，该模型可以更好的预测治疗效果。
      研究人员Bahlo介绍说，可以根据该变异基因开发出一种诊断测试，来确定哪些丙肝患者在使用PEG-IFN-alpha/RBV治疗方法时能获得较好的疗效。而且，发现该变异基因在基因组中所处的位置，有利于开发出更好的丙肝治疗方法，从而降低PEG-IFN-alpha/RBV治疗的副作用。

      过去的流感大流行始于进化成能够识别并与人类细胞结合的禽流感病毒。然而，科学家仍然不清楚这些病毒如何在物种之间迁移，因为鸟类和人类拥有不同的血凝素蛋白受体，即流感病毒在感染的时候与宿主细胞结合的部分。
      Steve Gamblin及其同事发现了一些禽流感病毒由于与人类受体结合的潜力而比其他一些毒株可能更容易在人类身上立足。这组作者使用X射线晶体学确定了1957年“亚洲”大流行流感的H2 血凝素蛋白的结构，并把它与1918年“西班牙”流感的H1血凝素蛋白和1968年的“香港”大流行流感的H3血凝素蛋白进行了比较。
      这组科学家还分析了来自禽流感病毒的血凝素蛋白，它们可能是H2大流行病毒的前体，而且证明了这些病毒不需要突变就可以与人类受体结合。一旦进入人体，快速增长的突变可以改善该病毒与人类受体相结合的能力。这些突变还可能应对那些在人类呼吸道中阻断感染的化合物。这组作者说，该研究可能有助于表明哪一种禽流感病毒具有与人类受体相结合的倾向。

      科学家发现一类小分子，可以通过这些分子干扰昆虫的嗅觉从而达到迷惑昆虫探测植物的能力，该研究或许能够应用在农业上，以降低虫害对作物的破坏能力以确保粮食安全。
      据研究人员Antony Hooper介绍，昆虫可以通过气味，或者更确切的说是通过化学信号——信息素(pheromones)，寻找到同伴或宿主，例如，当化学物质接触到昆虫的触角后，该化学物能够和气味结合蛋白(odorant-binding protein,OBP)结合。然后昆虫根据该气味，对其行为进行调整。
      研究人员对家蚕(Bombyx mori)的OBP进行研究，发现可以观察到OBP与相关信息素之间的相互作用，此外，他们还测试了OBP与其他与信息素相似的分子之间的相互作用，发现除了生物信息素外，还有某些其他的化合物与OBP结合的能力更强。因此，研究人员认为，可以利用这些化合物阻断昆虫检测化学信号的能力，从而使昆虫无法对作物进行定位，或无法与异性交配，达到降低虫害对作物的威胁。

      美国佛罗里达中央大学的微生物学教授Keith Ireton的科研小组发现了致死性食源性细菌一个先前未被了解的的传播机制。
      在这项研究中，Ireton的研究小组发现了一个之前未知的过程，该过程能够帮助细菌感染健康细胞。健康人类细胞的脂膜通常处于紧张的状态，这种状态可以阻止利斯特菌到相邻未被感染细胞的传播。然而，在实验室中，研究人员发现，利斯特菌的一种叫InIC的蛋白，似乎缓解了感染细胞脂膜的张力，使脂膜更易变形而有利于细菌的转移，随后进入相邻的健康细胞。
      Ireton的实验室还发现，InIC缓解张力的方式是通过阻碍人类细胞中一种叫Tuba的蛋白的活性。Tuba正常的作用是帮助脂膜产生张力，而利斯特菌蛋白InIC阻碍了Tuba蛋白的活性，减缓了张力使细菌能够传播到附近的健康细胞。
      该发现可能有助于其他的细菌性病原菌的研究，同时也为相关疾病的治疗以及细菌性病原菌导致疾病的机制的理解开辟了道路。