80、90那一代，好多人都是喝著哈藥集團(tuán)的各類補(bǔ)充鈣、鐵、鋅的口服液長(zhǎng)大的。這種金屬元素對(duì)人體的重要性想必不須要我們?cè)僦赋觥?span style="display:none">NJf物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
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(shí)際上，在人體內(nèi)的細(xì)胞上有專門供各類離子步入的通道。所以小同學(xué)喝這些口服液是有一定作用的。
離子通過(guò)細(xì)胞膜上的離子通道步入細(xì)胞
然而，對(duì)于有一部份人而言，她們體內(nèi)細(xì)胞留給各類離子進(jìn)出細(xì)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(wú)論如何補(bǔ)，都收效甚佳。更痛心的是，這個(gè)誘因引起的病癥好多都是難以醫(yī)治的（1）。運(yùn)輸金屬離子的通道關(guān)掉，是其中的一部份。
因?yàn)?a href='http://www.njxqhms.com/jiaoyou/17128.html' title='EMP2抗體，上皮細(xì)胞膜蛋白2抗體' target='_blank'>蛋白功能失去，離子通道被關(guān)掉，離子不能步入
來(lái)自法國(guó)密西西比學(xué)院香檳校區(qū)、哈佛學(xué)院和西南學(xué)院的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，成功地給這些病人打開(kāi)了「一扇窗」。她們發(fā)覺(jué)美國(guó)科學(xué)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(xì)胞外的金屬離子運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)。這些小分子可以幫助相關(guān)鐵離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白缺位的人體細(xì)胞或昆蟲(chóng)模型維持正常的鐵離子轉(zhuǎn)運(yùn)。這一小分子物質(zhì)有望被用于多種因?yàn)榧?xì)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(xué)》雜志上（2）。文章的第一作者是佛羅里達(dá)學(xué)院的，他的導(dǎo)師是Burke院士。
Burke院長(zhǎng)
「如果一個(gè)人得病是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)功能過(guò)盛，在許多情況下我們可以進(jìn)行醫(yī)治，」Burke院長(zhǎng)所說(shuō)。「但是假如一個(gè)人得病是由于個(gè)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(duì)，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(lái)扁柏酚很可能會(huì)幫助到許多相關(guān)病患。這么Burke院士的團(tuán)隊(duì)是怎樣找到這么神奇的離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白取代物呢？
研究人員手中拿著扁柏酚分子模型
Burke院長(zhǎng)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(yùn)障礙的時(shí)侯。Burke院士設(shè)計(jì)了一個(gè)巧妙的功能互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)。實(shí)際上看法并不復(fù)雜。假如給這些「門」被關(guān)上的細(xì)胞的培養(yǎng)液里加一種物質(zhì)，這種細(xì)胞就可以茁壯生長(zhǎng)了，就說(shuō)明是找到想要的物質(zhì)了。否則，就是沒(méi)有找到。
于是細(xì)胞膜離子通道，Burke院士團(tuán)隊(duì)用來(lái)了由一個(gè)細(xì)胞組成的酵母菌做實(shí)驗(yàn)，之后把酵母菌細(xì)胞上放鐵離子進(jìn)去的「門」統(tǒng)統(tǒng)關(guān)閉。為了增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效率，Burke院士團(tuán)隊(duì)借助之前構(gòu)建的方式，剖析她們自己的分子庫(kù)里，是不是有什么物質(zhì)可以與鐵離子結(jié)合。之后她們?cè)僦鹨话堰@種物質(zhì)加入到酵母菌的培養(yǎng)液里。最終她們發(fā)覺(jué)從日本扁柏中提取的扁柏酚可以明顯推動(dòng)酵母菌的生長(zhǎng)。
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(gè)相。她們發(fā)覺(jué)，作為一種金屬螯膠囊，三個(gè)扁柏酚分子會(huì)將一個(gè)鐵離子包上去，產(chǎn)生一種「三個(gè)臭皮匠圍著諸葛亮」的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。這一圍不要緊，因?yàn)楸獍胤痈?xì)胞膜關(guān)系非常好，細(xì)胞膜看到扁柏酚才會(huì)放行，這樣根本就不須要通過(guò)「那扇門」，鐵離子就可以在三個(gè)扁柏酚的掩護(hù)下，穿墻而過(guò)。
三個(gè)扁柏酚分子會(huì)將一個(gè)鐵離子包上去，產(chǎn)生一種「三個(gè)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(guò)細(xì)胞膜
這個(gè)發(fā)覺(jué)確實(shí)是厲害了。我們?nèi)匀徽f(shuō)蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)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(xué)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(xué)院聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)竟然發(fā)覺(jué)了可以代替蛋白質(zhì)功能的小分子，確實(shí)厲害。而她們自己也把這個(gè)物質(zhì)稱作「分子假肢」。
事情到這里還沒(méi)完，雖然單細(xì)胞酵母菌和植物相比實(shí)在是過(guò)分低級(jí)，盡管它們會(huì)發(fā)包子。于是研究團(tuán)隊(duì)就在模式喂奶植物肝臟模型中展開(kāi)了類似的研究。否認(rèn)，扁柏酚可以恢復(fù)細(xì)胞對(duì)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(gè)問(wèn)題是，扁柏酚會(huì)不會(huì)不停的把細(xì)胞外的鐵運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)。因?yàn)檎５募?xì)胞都是有自身調(diào)節(jié)功能的，最后能做到細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的鐵離子平衡。并且扁柏酚是外來(lái)的僧人，它懂這個(gè)規(guī)矩么，它會(huì)不會(huì)把整個(gè)細(xì)胞填滿鐵？
后來(lái)研究人員在植物模型中發(fā)覺(jué)，扁柏酚確實(shí)挺懂規(guī)矩的。假如細(xì)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(xì)胞內(nèi)鐵離子太多了，它們就會(huì)往外搬。也就是說(shuō)，扁柏酚搬運(yùn)鐵離子完全是按照鐵離子含量梯度來(lái)的。這就很神奇了。為何這樣呢？不曉得。我們權(quán)當(dāng)上帝在關(guān)上一扇門的同時(shí)會(huì)打開(kāi)一扇窗吧。
杜克學(xué)院醫(yī)大學(xué)教授Nancy在接受《科學(xué)》雜志專訪時(shí)，給與這項(xiàng)研究超高的評(píng)價(jià)，他說(shuō)，「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(dāng)然，也坦承，扁柏酚要步入人體實(shí)驗(yàn)階段還是有很長(zhǎng)的路要走，我們要盡量降低它給人體帶來(lái)的副作用。
Burke院士團(tuán)隊(duì)也考慮到這個(gè)問(wèn)題，她們?cè)谙鄳?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(shí)驗(yàn)中慢性口服三年無(wú)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(yú)模型中證明，扁柏酚可以讓轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有缺陷的斑馬魚(yú)生產(chǎn)有功能的血紅蛋白（4）。看來(lái)扁柏酚確實(shí)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(méi)有合適的醫(yī)治方案，只能通過(guò)減緩病癥來(lái)改善病人的生存質(zhì)量。此次研究人員發(fā)覺(jué)的小分子物質(zhì)扁柏酚既可以轉(zhuǎn)運(yùn)鐵離子步入細(xì)胞也可以將鐵離子運(yùn)出細(xì)胞細(xì)胞膜離子通道，能夠推動(dòng)鐵離子的吸收以及血紅蛋白的產(chǎn)生。
這種發(fā)覺(jué)表明小分子化合物扁柏酚可以代替機(jī)體的一些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白發(fā)揮離子轉(zhuǎn)運(yùn)作用，有望用于個(gè)別先天性或基因突變?cè)斐傻牡鞍兹蔽幌嚓P(guān)疾患的診治。而下一步Burke院士團(tuán)隊(duì)打算測(cè)試更多小分子物質(zhì)，以求發(fā)覺(jué)更多的可以代替機(jī)體蛋白質(zhì)功能的小分子物質(zhì)。假如Burke院士團(tuán)隊(duì)團(tuán)隊(duì)可以找到更多這樣的小分子，必定為癌癥醫(yī)治打開(kāi)一個(gè)新方向。
Burke院士團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備篩選可以運(yùn)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