來自中國浙江大學的科學家們通過一系列實驗證實，細菌細胞一分為二的分裂過程主要由一種蛋白產生的機械能所驅動。這一研究成果于7月26日發表于美國《科學》雜志，題為《FtsZ原絲纖維通過軸轉機制而產生分裂力》。
細胞由一個母細胞分裂為兩個子細胞的發生機制一直廣受科學家關注。此前已有研究證實，細胞分裂時，母細胞中間會先產生一個由“FtsZ蛋白”組成的環狀結構，這個環狀結構被稱為“收縮之環”或“Z環”，在環狀結構的作用下，母細胞會向內凹陷，進而分裂成為兩個子細胞。
“這種向內凹陷的力量究竟是怎么產生的，而FtsZ蛋白又是如何轉化、利用這種力量，一直是科學家們想要探究解決的問題。”浙江大學生命科學研究院葉升教授及其實驗組從2008年開始進行對FtsZ蛋白的研究。
他們以肺結核分支桿菌中的FtsZ蛋白結構為基礎，進行系列實驗比對，通過X射線衍射儀拍攝蛋白晶體衍射圖，導入計算機繪制出微觀三維結構圖，從中觀察蛋白晶體的運動軌跡。
“實驗組通過對比100多張不同角度的圖像后觀察到，GTP被FtsZ蛋白水解后，蛋白原絲纖維發生了50度的彎曲。”葉升及其實驗組認為，這一個彎曲是由GTP水解的化學能作用于蛋白的柔軟部分所導致的，正是這個相對彎曲提供了細胞膜內陷的“原始動力”，進而引發整個Z環向內收縮。
這一動力的發生機制被葉升和他的課題組形容為生命的“發動機”，“FtsZ蛋白發生彎曲的這一個環節可以說是細胞分裂、生命繁衍的前提之一”。
葉升認為，這一研究不僅是細胞分裂基礎研究的進步，還能夠為研發新的廣譜抗菌藥物提供依據。“幾乎所有的細菌都是利用FtsZ蛋白進行分裂的，但這種發生機制與人體細胞分裂原理不同，所以FtsZ分裂蛋白有望作為靶點來研制新的廣譜抗菌藥物。”
據了解，葉升實驗組下一步將以FtsZ蛋白及環為靶點，率先進行肺結核病的分子藥物設計。
