80、90那一代，好多人都是喝著哈藥集團的各類補充鈣、鐵、鋅的口服液長大的。這種金屬元素對人體的重要性想必不須要我們再指出。
但是，這種金屬離子究竟是怎樣被人體吸收的，即便大部份人都不曉得。實際上，在人體內(nèi)的細胞上有專門供各類離子步入的通道。所以小同學喝這些口服液是有一定作用的。
離子通過細胞膜上的離子通道步入細胞
然而，對于有一部份人而言，她們體內(nèi)細胞留給各類離子進出細胞的「那扇門」被上帝關(guān)閉了。于是，便秘、囊性纖維化和心率失常，以及神經(jīng)系統(tǒng)、骨骼肌、內(nèi)分泌和胰腺疾患驟然而至。這部份人無論如何補，都收效甚佳。更痛心的是，這個誘因引起的病癥好多都是難以醫(yī)治的（1）。運輸金屬離子的通道關(guān)掉，是其中的一部份。
因為蛋白功能失去，離子通道被關(guān)掉，離子不能步入
來自法國密西西比學院香檳校區(qū)、哈佛學院和西南學院的聯(lián)合研究團隊，成功地給這些病人打開了「一扇窗」。她們發(fā)覺美國科學家之前從寶島日本扁柏（）中提取的一種稱作扁柏酚（）的小分子物質(zhì)，可以把細胞外的金屬離子運送到細胞內(nèi)。這些小分子可以幫助相關(guān)鐵離子轉(zhuǎn)運蛋白缺位的人體細胞或昆蟲模型維持正常的鐵離子轉(zhuǎn)運。這一小分子物質(zhì)有望被用于多種因為細胞表面蛋白質(zhì)缺位引起的病癥。這一成果發(fā)表在本周六的《科學》雜志上（2）。文章的第一作者是佛羅里達學院的，他的導(dǎo)師是Burke院士。
Burke院長
「如果一個人得病是因為蛋白質(zhì)功能過盛，在許多情況下我們可以進行醫(yī)治，」Burke院長所說。「但是假如一個人得病是由于個別具有重要功能的蛋白質(zhì)的缺位，這么我們很難有效應(yīng)對，只能減緩病癥，因而扁柏酚這類蛋白取代物具有寬廣的前景（3）。」在Burke院士看來扁柏酚很可能會幫助到許多相關(guān)病患。這么Burke院士的團隊是怎樣找到這么神奇的離子轉(zhuǎn)運蛋白取代物呢？
研究人員手中拿著扁柏酚分子模型
Burke院長常年旨在于找尋恢復(fù)蛋白質(zhì)缺位所導(dǎo)致的功能障礙的方式。在研究鐵離子轉(zhuǎn)運障礙的時侯。Burke院士設(shè)計了一個巧妙的功能互補實驗。實際上看法并不復(fù)雜。假如給這些「門」被關(guān)上的細胞的培養(yǎng)液里加一種物質(zhì)，這種細胞就可以茁壯生長了，就說明是找到想要的物質(zhì)了。否則，就是沒有找到。
于是細胞膜離子通道，Burke院士團隊用來了由一個細胞組成的酵母菌做實驗，之后把酵母菌細胞上放鐵離子進去的「門」統(tǒng)統(tǒng)關(guān)閉。為了增強實驗效率，Burke院士團隊借助之前構(gòu)建的方式，剖析她們自己的分子庫里，是不是有什么物質(zhì)可以與鐵離子結(jié)合。之后她們再逐一把這種物質(zhì)加入到酵母菌的培養(yǎng)液里。最終她們發(fā)覺從日本扁柏中提取的扁柏酚可以明顯推動酵母菌的生長。
既然扁柏酚能從諸多候選物質(zhì)中脫穎而出，它肯定是有自己的特性。研究人員又借助X射線給扁柏酚鐵離子復(fù)合物照了個相。她們發(fā)覺，作為一種金屬螯膠囊，三個扁柏酚分子會將一個鐵離子包上去，產(chǎn)生一種「三個臭皮匠圍著諸葛亮」的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。這一圍不要緊，因為扁柏酚跟細胞膜關(guān)系非常好，細胞膜看到扁柏酚才會放行，這樣根本就不須要通過「那扇門」，鐵離子就可以在三個扁柏酚的掩護下，穿墻而過。
三個扁柏酚分子會將一個鐵離子包上去，產(chǎn)生一種「三個臭皮匠圍著諸葛亮」的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。在扁柏酚包裹下，鐵離子順利穿過細胞膜
這個發(fā)覺確實是厲害了。我們?nèi)匀徽f蛋白質(zhì)是生命活動的彰顯，蛋白質(zhì)意外掛了，通常很難拯救，這也是為何抑癌蛋白P53失活突變讓科學家很棘手的緣由，這也是為何基因診治深受期盼的誘因。蛋白質(zhì)壞了，真的很難換。這三所學院聯(lián)合研究團隊竟然發(fā)覺了可以代替蛋白質(zhì)功能的小分子，確實厲害。而她們自己也把這個物質(zhì)稱作「分子假肢」。
事情到這里還沒完，雖然單細胞酵母菌和植物相比實在是過分低級，盡管它們會發(fā)包子。于是研究團隊就在模式喂奶植物肝臟模型中展開了類似的研究。否認，扁柏酚可以恢復(fù)細胞對鐵離子的吸收。
服食扁柏酚的肝炎大鼠如今可以吸收胡冬瓜里的鐵了
如今還有個問題是，扁柏酚會不會不停的把細胞外的鐵運到細胞內(nèi)。因為正常的細胞都是有自身調(diào)節(jié)功能的，最后能做到細胞內(nèi)和細胞外的鐵離子平衡。并且扁柏酚是外來的僧人，它懂這個規(guī)矩么，它會不會把整個細胞填滿鐵？
后來研究人員在植物模型中發(fā)覺，扁柏酚確實挺懂規(guī)矩的。假如細胞內(nèi)鐵離子少了，它們就往里搬；一旦夠了，就不搬了。并且，假如細胞內(nèi)鐵離子太多了，它們就會往外搬。也就是說，扁柏酚搬運鐵離子完全是按照鐵離子含量梯度來的。這就很神奇了。為何這樣呢？不曉得。我們權(quán)當上帝在關(guān)上一扇門的同時會打開一扇窗吧。
杜克學院醫(yī)大學教授Nancy在接受《科學》雜志專訪時，給與這項研究超高的評價，他說，「這事兒擱在先前我是很難相信的，如今看上去，你想讓它干嘛，它就干嘛。」當然，也坦承，扁柏酚要步入人體實驗階段還是有很長的路要走，我們要盡量降低它給人體帶來的副作用。
Burke院士團隊也考慮到這個問題，她們在相應(yīng)蛋白功能缺位的大鼠模型中做了毒性研究。用口服灌胃的形式給與模式大鼠單劑量的鐵以及1.5mg/kg的扁柏酚。高劑量扁柏酚在大鼠實驗中慢性口服三年無毒性反應(yīng)。與未給與扁柏酚的大鼠或小鼠相比，給藥組的鐵離子吸收降低了兩倍。據(jù)悉，她們還在斑馬魚模型中證明，扁柏酚可以讓轉(zhuǎn)運蛋白有缺陷的斑馬魚生產(chǎn)有功能的血紅蛋白（4）。看來扁柏酚確實起了作用。
全球目前有大量的因蛋白質(zhì)缺位造成癌癥的病人沒有合適的醫(yī)治方案，只能通過減緩病癥來改善病人的生存質(zhì)量。此次研究人員發(fā)覺的小分子物質(zhì)扁柏酚既可以轉(zhuǎn)運鐵離子步入細胞也可以將鐵離子運出細胞細胞膜離子通道，能夠推動鐵離子的吸收以及血紅蛋白的產(chǎn)生。
這種發(fā)覺表明小分子化合物扁柏酚可以代替機體的一些轉(zhuǎn)運蛋白發(fā)揮離子轉(zhuǎn)運作用，有望用于個別先天性或基因突變造成的蛋白缺位相關(guān)疾患的診治。而下一步Burke院士團隊打算測試更多小分子物質(zhì)，以求發(fā)覺更多的可以代替機體蛋白質(zhì)功能的小分子物質(zhì)。假如Burke院士團隊團隊可以找到更多這樣的小分子，必定為癌癥醫(yī)治打開一個新方向。
Burke院士團隊準備篩選可以運輸各類金屬離子的小分子
參考資料：
1.MW,MU,GalyB,etal.Twototango:ofiron[J].Cell,2010,142(1):24-38.
2.
3.
4.AS,AM,MD,AG,NC,etal.2017.ironbyasmallandin.356:608-16