聚焦黃億華課題組：如何使鏟除“超級細(xì)菌”成為可能

本刊記者 徐芳芳

2014年7月3日，Nature雜志發(fā)表了中國科學(xué)院生物物理研究所黃億華研究組對細(xì)菌脂多糖轉(zhuǎn)運(yùn)組裝膜蛋白復(fù)合體結(jié)構(gòu)解析的重要成果。中央電視臺、新華網(wǎng)、科學(xué)網(wǎng)等以及許多國外媒體都對該成果進(jìn)行了報(bào)道，并引來科學(xué)界廣泛關(guān)注和熱議。相關(guān)媒體評價(jià)該項(xiàng)成果“為研發(fā)攻克‘超級細(xì)菌’的新型抗生素鋪平了道路，使鏟除‘超級細(xì)菌’成為可能?！?/p>

那么，什么是膜蛋白復(fù)合體？其結(jié)構(gòu)解析何以能夠“為鏟除‘超級細(xì)菌’鋪平道路”？帶著相關(guān)疑問，記者走進(jìn)中國生物科學(xué)研究的“前沿陣地”——中國科學(xué)院生物物理研究所黃億華研究組。

未來世界面臨的最大危機(jī)是什么呢？對于這個(gè)問題，很多人會回答“恐怖主義”“氣候變化”等。但是2014年英國“經(jīng)度獎(jiǎng)”評選結(jié)果卻告訴我們另一個(gè)日益迫近的最大危機(jī)——細(xì)菌耐藥性的增長所導(dǎo)致的抗生素失效問題被認(rèn)為是我們當(dāng)代科學(xué)所面臨的最大挑戰(zhàn)。

話題得追溯到20世紀(jì)初：1928年，英國細(xì)菌學(xué)家弗萊明由于一次幸運(yùn)的過失發(fā)現(xiàn)了青霉素，但這一成果沒有受到當(dāng)時(shí)科學(xué)界的重視。直到1940年敗血癥盛行，抗生素的巨大效用才得以被社會認(rèn)知，弗萊明、弗洛里、錢恩三人因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)青霉素及其治療感染性疾病的功效而共享諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的殊榮。自那以后，人類開始不假思索地依賴著這種“神丹妙藥”來殺死細(xì)菌。但當(dāng)時(shí)光走入21世紀(jì)，人類恍然發(fā)現(xiàn)，抗生素的使用在改變我們生活的同時(shí)，也在悄然給我們設(shè)了一個(gè)陷阱——由于抗生素在醫(yī)療、畜牧等領(lǐng)域的大量使用導(dǎo)致細(xì)菌變異而產(chǎn)生耐藥，產(chǎn)生所謂的“超級細(xì)菌”。這已成為一個(gè)全球醫(yī)療衛(wèi)生難題。那么研發(fā)新型的具有廣譜殺菌作用的抗生素就成為當(dāng)務(wù)之急。

黃億華研究員研究組的一個(gè)主要研究方向就是瞄準(zhǔn)了這一世界性難題。

經(jīng)過近4年艱苦努力，他們率先解析了一種致病菌“福氏志賀菌”外膜上的脂多糖轉(zhuǎn)運(yùn)組裝膜蛋白復(fù)合體（LptD-LptE膜蛋白復(fù)合體）的高分辨率晶體結(jié)構(gòu)。“該復(fù)合體是負(fù)責(zé)細(xì)菌外膜上脂多糖分子組裝和輸送，而細(xì)菌的外膜是由脂多糖組成的，脂多糖對幾乎所有的革蘭氏陰性細(xì)菌的生存是必需的，因此，LptD-LptE膜蛋白復(fù)合體是一個(gè)重要的藥物靶標(biāo)。所以，我們可以根據(jù)這個(gè)膜蛋白復(fù)合體的結(jié)構(gòu)信息來設(shè)計(jì)藥物，從而達(dá)到阻斷脂多糖分子的輸送而達(dá)到殺死細(xì)菌的目的?！秉S億華如是解釋團(tuán)隊(duì)研究的成果和意義。也就是說，LptD-LptE膜蛋白復(fù)合體的高分辨率晶體結(jié)構(gòu)，為設(shè)計(jì)新型抗革蘭氏陰性細(xì)菌藥物提供了重要的信息。

這個(gè)膜蛋白復(fù)合體為靶點(diǎn)的藥物具有一個(gè)無可替代的優(yōu)越性，就是這類藥物發(fā)揮作用無需進(jìn)入到細(xì)菌的胞質(zhì)中，并可以繞開細(xì)菌質(zhì)膜上的許多排藥泵的干擾，從而可以顯著地提高藥效。

黃億華研究員本科畢業(yè)于北京大學(xué)，在美國康奈爾大學(xué)醫(yī)學(xué)院獲得博士學(xué)位, 之后又加入美國德州大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心/美國休斯醫(yī)學(xué)研究所，在諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、美國科學(xué)院院士戴森霍夫教授實(shí)驗(yàn)室從事膜蛋白結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究工作。十多年的海外求學(xué)和研究經(jīng)歷為黃億華研究員的科研工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2010年底，通過中科院“百人計(jì)劃”項(xiàng)目引進(jìn)，他被聘為中科院生物物理研究所生物大分子國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員。從無到有再到優(yōu)，黃億華為實(shí)驗(yàn)室的組建和發(fā)展傾注了大量的心血。