抗生素在拯救生命的同时,也会对健康系统造成严重破坏。这种药物通过攻击细菌中的蛋白质合成中心(核糖体)起作用。当人类细胞中的核糖体被误认为细菌核糖体时,抗生素会引起从恶心到肾功能衰竭等一系列副作用。为了了解是什么条件导致健康细胞受到攻击,科学家正在实施新的想象技术来研究核糖体和药物之间的相互作用。研究人员已经表明,对药物和核糖体之间的结合位点进行轻微的修改,可以有效地减少副作用,而不影响抗生素的疗效。然而,在物理上无法看到变化的情况下,很难有效地改变站点。

以前,成像技术只能在万物冻结时捕捉绑定过程。这并没有提供准确的情况;就像丛林里的花不能在北极生长一样,一些细胞过程在低温下不会发生。在斯坦福的Linac相干光源(LCLS)中,高能量的x射线射向核糖体,被与抗体结合的核糖体反射,然后散射到探测器中,就像照相机上的闪光一样。这项技术中的x射线,被称为x射线晶体学,非常强大,如果核糖体没有被冻结,在拍照前就会被破坏。为了制作更准确和信息更丰富的快照,抗体和核糖体被保存在室温液体中,并通过一根细管连续注入x射线流。样品在成像时仍然被破坏,但连续的样品输入确保有足够的快照来讲述核糖体和抗体结合的故事。

成像方面的这一突破是无价的。通过可视化结合过程,科学家可以对药物进行知情的改变,减少攻击人体细胞的机会。这种成像方法可以促进抗生素的生产,特别是致命的菌株和耐药细菌。除了抗生素,这项技术是观察和理解生物过程和人类DNA的强大探针。

管理记者:Cari Cesarotti

新闻文章:https://www6.slac.stanford.edu/news/2018-08-06-catching-dance-antibiotics-and-ribosomes-room-temperature.aspx

原始期刊论文:氨基糖苷核糖体相互作用揭示了环境温度下的新构象状态核酸的研究

图片:Greg Stewart/SLAC国家加速器实验室

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