2020生物化学十大新闻汇总

2020年生物化学新闻

2020生物化学头条新闻生物化学是该奖项的主要竞争者之一"2020年度科学”。生物化学家因开发出著名的基因工程CRISPR/Cas9方法而获得了联合诺贝尔奖。

来自世界各地的科学家利用他们的专业知识帮助抗击疫情。生化方法帮助从意想不到的地方——从细菌生活在海里会对黑巧克力产生影响。

2020生物化学头条新闻

希望2020年生物化学科学的发展速度能让我们在2021年更加快乐,在那里我们有希望战胜一些最令人担忧的疾病。

1.Crisp基因编辑获2020年诺贝尔奖:Emmanuelle Charpentier和Jennifer a . Doudna因发现CRISPR/Cas9系统而共同获得诺贝尔奖[德国-美国]

转基因生物是世界范围内讨论最多的话题之一。然而,有效的基因改造应用于农业以外的所有研究领域。

现在可以在各种各样的细胞中灵活地插入和删除所选择的基因。然而,编辑基因组的广泛范围和相对简单性是最近才出现的——引领我们走上这条道路的关键发现是在2011年才取得的。

  • 新方法的发展是从E. Charpentier在化脓性链球菌中发现的一种新的分子- tracrRNA开始的。
  • TracrRNA,或反式激活CRISPR RNA,帮助产生所谓的指南RNA,细菌的重要组成部分免疫系统
  • 在她的发现之后,Charpentier与Jennifer Doudna合作,在实验室条件下分离了CRISPR系统的其他组件。
  • 两位科学家的实验工作导致了基于CRISPR/Cas9的基因编辑方法的创建。
  • 这种方法目前在各种研究、农业和其他领域不断得到改进和应用。
来源
新闻发布:2020年诺贝尔化学奖- NobelPrize.org.于2021年6月19日访问。链接

2.拍摄大流行高峰:可视化和研究COVID19spike蛋白[英国,2020年7月]。

2020年是导致covid - 19的新型冠状病毒SARS-COV2迅速传播的一年。为了对抗这种新型病毒,世界各地的科学家试图同时回答多个问题。这个病毒长什么样?它的特别之处?它是如何出现的??我们可以用什么来抵消它?

英国伦敦弗朗西斯·克里克研究所的一个团队决定重点研究这种臭名昭著的冠状病毒的一种结构,试图找到以下问题的答案:

  • 研究人员选择了冠状病毒的峰值进行分析。
  • SARS-COV2的尖刺是帮助病毒入侵细胞的工具。
  • 科学家们比较了SARS-COV2和它的近亲——一种蝙蝠冠状病毒的峰值病毒
  • 为了对其结构进行彻底的分子分析,研究小组使用了低温电子显微镜。
  • 人与蝙蝠病毒刺突蛋白的整体结构相似。
  • 结果发现,SARS-COV2的刺突蛋白比蝙蝠病毒的刺突蛋白更稳定。
  • SARS-COV2的刺突还可以更紧密地结合到人类细胞的受体ACE2上。
  • 当科学家们更仔细地观察氨基酸位于刺突蛋白与ACE2受体相互作用的部分,他们发现与蝙蝠病毒RaTG13相比,这个区域有多种替换。
  • 基于这些发现,专家们认为SARS-COV2不太可能直接从蝙蝠病毒进化而来。
  • 有可能,病毒还有另一个中间宿主,在那里,蝙蝠的变种收集了能够有效感染人类细胞的变化。

这一发现有助于简化病毒来源的搜索,并可能有助于设计抗体到刺突蛋白。

来源
“SARS-CoV-2和蝙蝠RaTG13刺突糖蛋白结构提示病毒进化和furin解理效应分子生物学.于2021年6月19日访问。链接

3.研发出一种新型抗病毒分子[荷兰-瑞士,2020年12月]

抗病毒药物分子

covid - 19大流行并不意味着医学专家不用担心其他类型的病毒。流感病毒特别危险。它可以从一种常规的季节性疾病转变为一种开始大规模流行的病原体。

对抗流感很复杂,因为流感病毒变异很快,所以没有通用疫苗。能够治疗它的抗病毒药物也很少见,而且疗效有限,而且毒性很大。

一个由荷兰格罗宁根(Groningen)和瑞士日内瓦大学(University of Geneva)的研究人员组成的国际研究小组专注于开发一种全新的抗流感药物。

  • 该研究的目标是制造出既能阻断病毒活性,又能降低毒性的分子。
  • 此前,该团队已经发现了两种类型的分子——金纳米颗粒和β-环糊精,它们可以弯曲各种类型的病毒分子,使它们无法充分复制。
  • 研究人员研究了一组被称为acetyllactoseamines
  • 这些分子是所谓的变异neuraminic酸。
  • 这些神经氨酸在我们身体细胞之间的识别中发挥着重要作用。
  • 同样的结构也被细菌和病毒利用,因为它们能识别入侵的细胞。
  • 在正常情况下,流感病毒可以将它的一种蛋白质——血凝素,与病毒可以入侵的细胞表面的神经氨酸结合。
  • 修饰过的分子也会与血凝素结合,阻止它与细胞表面结合。
  • 这种新型分子可以阻断各种流感病毒株。
  • 即使溶液被稀释,这些分子的一些变异也能阻断病毒。
  • 在小鼠身上进行的实验表明,拟议的制剂可以减少体内病毒的数量,而不会造成显著的副作用。

这些新分子可能对对抗流感至关重要。此外,它们还可用于开发负担得起、有效且安全的抗病毒药物。

来源
“无毒的杀病毒大分子显示出对流感病毒体外和体内的高效率- Kocabiyik - 2021 -先进科学- Wiley在线图书馆”.于2021年6月19日访问。链接

4.淀粉样蛋白的双刃剑将杀死流感——研究人员开发了合成淀粉样蛋白来对抗病毒[比利时,2020年6月]。

流感病毒

当特定的蛋白质转变成线状结构时就形成了淀粉样蛋白。这些线依次形成.这些结块可能会导致疾病,尤其是阿尔茨海默氏症。其他类型的淀粉样蛋白被某些细胞用来储存激素或被细菌用来形成生物膜。

令人惊讶的是,淀粉样蛋白还有另一种正常功能。最近的一项研究表明β-淀粉样蛋白的蛋白质疱疹病毒是导致阿尔茨海默病的主要原因,它可以阻止疱疹病毒的自我复制。

因此,来自比利时的一组研究人员决定使用这些分子作为对抗病毒的潜在保护。

  • 根据之前的研究,科学家们知道淀粉样蛋白有一些区域可以与特定的病毒蛋白相互作用。
  • 当淀粉样蛋白与这些蛋白质相互作用时,它们形成团块,阻止病毒复制自己。
  • 研究人员设计了合成淀粉样蛋白,其区域可以与流感或寨卡病毒的蛋白质结合。
  • 为流感病毒设计的淀粉样蛋白可以阻断甲型流感病毒。
  • 它对B型流感没有影响,因为淀粉样蛋白具有高度特异性。
  • 这两种蛋白质都已在小鼠模型中成功试验过。

这一发现至关重要,因为安全、有效、容易生产的抗病毒药物目前需求量很大。

来源
反向工程合成抗病毒淀粉样蛋白| Nature Communications.于2021年6月19日访问。链接

5.伤害我,你就会死——一种新型的化学物质,可以杀死在受损植物表面发现的真菌[瑞士,2020年11月]。

拟南芥
拟南芥(来源:维基

不像动物植物用化学品保护自己。当它们受到以植物或病原体为食的动物攻击时,植物会产生各种化学物质,杀死或阻止潜在的敌人。

瑞士洛桑大学Sylvain Dubey领导的一个研究小组研究了防御真菌在一种流行的模式植物有机体中,拟南芥

  • 最初,研究人员分析了一组被称为多不饱和脂肪酸。
  • 这些化学物质在植物中起着不同的作用,是植物外角质层的重要组成部分细胞膜
  • 为了了解PUFAs作为植物角质层的一部分的作用,研究人员培育了缺乏某些酸的植物突变体,甚至在幼苗早期就损坏了角质层。
  • 当幼株在这一阶段被专门攻击植物的真菌感染时,突变株的真菌生长减少。
  • 研究人员发现,在角质层受损的区域,这些植物会主动产生一种属于硫代葡萄糖苷的化合物。
  • 这些化学物质通常在卷心菜家族的植物中产生,是有效的抗真菌剂。
  • 当研究人员使用他们发现的化合物的一些衍生物时,他们发现31种化学变体中有13种是有效的杀菌剂。
  • 科学家们希望在他们的研究基础上开发出安全、天然的杀菌剂。
来源
植物表面代谢物作为有效的抗真菌剂- ScienceDirect.于2021年6月19日访问。链接
硫代葡萄糖苷的异硫氰酸酯衍生物作为高效天然杀菌剂| PhytoFrontiers™.于2021年6月19日访问。链接

建议阅读:

生物化学的历史

生物化学是研究生物化学组成的学科。生物化学的历史起源于古希腊文明。看看时间线。

6.开采海洋无脊椎动物用作药物——在海鞘中发现了一种有效的抗真菌药物[美国,2020]。

海鞘
海鞘(来源:flickr.com

最初,抗生素是在霉菌真菌和土壤细菌中发现的。制造这些药剂是为了杀死附近微小的竞争者。

人类利用这种策略杀死了自己的同类寄生虫.目前,放线菌属的土壤细菌为土壤治理提供了多种新的药剂。然而,土壤细菌可以产生的大部分化合物已经被发现并在使用中。

因此,美国威斯康辛大学麦迪逊分校的跨学科科学家小组已经转向另一种可能的新化学物质的选择——海洋生态系统。他们的目标是在海洋生物中发现放线菌。

  • 研究人员已经在各种生物中分离出多种放线菌,包括海鞘。
  • 超过1500种放线菌被分离出来,但只有176种产生的化学物质可以杀死致病真菌。
  • 最有效的化合物是一种复杂的分子,研究人员称之为turbinmicin
  • 这种新型药剂可以有效杀灭36种致病真菌。
  • 在对感染真菌病原体的小鼠进行实验时,turbinmicin帮助杀灭真菌而没有副作用。
  • 在病原真菌中假丝酵母耳会导致全身念珠菌病,turbinmicin会阻断Sec14p蛋白。
  • 这种蛋白质对真菌的繁殖至关重要,通过阻断它,感染的传播就被阻止了。

基于这一初步研究,团队发现的新分子被证明是有价值和有效的。目前,该团队正在逐步将涡轮机米星制成一种对人类有效的专利药物。

来源
一种海洋微生物组抗真菌药物针对紧迫威胁的耐药真菌|科学.于2021年6月19日访问。链接

7.茶和巧克力救场:受欢迎的植物产品生产的化学物质可以阻断SARS-COV2病毒的一种基本酶[美国,2020年11月]。

绿茶

黄烷-3-醇是存在于我们食物中的化学物质,主要来自植物。一些含有这些化合物的植物被用于阿育吠陀医学;最近的研究表明,即使在草药之外,黄烷-3-醇对我们的健康也有好处——例如,在代谢综合征或糖尿病的情况下。

据报道,其中一些甚至可以阻止猫病毒的活动。

该实验室位于美国北卡罗来纳大学,专门在食品中发现的化学物质中寻找新的治疗剂。

考虑到开发负担得起的抗covid - 19抗病毒药物的必要性,该团队研究了黄烷-3-醇和原花青素,以作为对抗病毒的可能手段。

  • 研究人员选择了SARS-COV2中的一种酶
  • 病毒利用这种酶来复制自己。
  • 这种酶有一种独特的"对接“分子飞船降落的地方。
  • 研究小组已经测试了绿茶、巧克力和浆果中发现的12种黄酮-3-醇和原花青素化合物对M。
  • 他们发现其中6种化学物质与停靠点相互作用,阻断了酶的活性。
  • 当研究人员使用从绿茶和麝香葡萄中提取的富含所有这些化合物的提取物时,这些提取物也能阻断酶。
  • 从黑巧克力和可可浆果中提取的物质不能完全阻止这种酶,但却能减缓它。

这项研究表明,植物可能有潜在的抗病毒药物,可以帮助对抗covid - 19。此外,食用或饮用可能含有有价值的化学物质的产品,如绿茶、黑巧克力、葡萄等,也可能有助于人们对抗感染。

来源
《黄烷-3-醇和二聚原花青素对SARS-Cov-2 |主要蛋白酶活性的前沿|对接鉴定及体外抑制活性研究》.于2021年6月19日访问。链接

8.点亮细胞化学——科学家发现了一种被蓝光激活的新酶[德国,2020年5月]。

蓝色的光

对于研究人员来说,在细胞中拥有容易调节的酶是非常有价值的。最方便的方法之一就是借助光线开启必要的反应。但不幸的是,光反应蛋白非常罕见。

最近,德国Münster, Münster大学的一个研究小组发现了一种对蓝光有反应的新型酶:

  • 这种新发现的酶属于被称为黄素蛋白
  • 黄素蛋白含有黄素(维生素B2的一种成分,核黄素),可以对光发生反应。
  • 大多数黄蛋白要么由于其结构而不受光的影响,要么由于各种原因而参与无法在实验室中应用的反应。
  • 该蛋白在机会性细菌铜绿假单胞菌中发现。
  • 这种酶只有在光的影响下,有一个辅助因子分子存在时,才能将一个氧原子转移到目标分子上。
  • 这种酶调节的反应是前所未有的。
  • 这种新蛋白质的结构使其有可能被修改以供实验室使用。

这一发现可以导致开发这种类型的人工酶,以进行所需的反应,药物开发,研究,和生物技术

来源
NAD(P)H-FAD顺序单电子转移|的光诱导单加氧反应.于2021年6月19日访问。链接

9.一种现代方法的结合帮助建立了一种参与脂肪制造的重要酶的结构[美国,2020年3月]。

甘油三酸酯

脂质是一种必不可少的酶,它有两个作用:

  • 参与产生某种脂肪分子的关键步骤之一被称为甘油三酸酯
  • 细胞中特定基因的共同调控活性。

脂素酶及其功能发现较晚,其结构目前尚不清楚。来自美国纽约石溪大学的研究人员已经使用了晶体学质谱分析,生物化学方法确定基本的三维结构油脂

  • 研究人员分析了植物中类似人类脂质的酶,酵母和细菌。
  • 他们发现了一种酶,其氨基酸序列与人的脂质相似。
  • 在找到一种合适的酶后,科学家们使用了一系列的方法来确定其晶体形式的结构。
  • 这种方法可以看到酶是如何获得活性形式的,这是以前未知的。

突变在负责产生脂质的基因中,导致了影响肝脏、肌肉和储存脂肪能力的各种状况。蛋白质结构的可视化对于理解酶在正常条件下和突变情况下的工作原理非常重要。这些信息有助于将来的治疗。

来源
一种脂质/多环芳烃磷脂酸磷酸酶|的晶体结构.于2021年6月19日访问。链接

10.母乳中含有一种特殊的脂肪分子,可以防止幼儿肥胖[美国,2020年11月]。

母乳

最近的研究已经证实,母乳喂养的婴儿可以防止他们在以后的生活中患上肥胖症。因此,一个研究小组决定进一步研究母乳的成分,以及这些成分是如何影响早期发育的:

  • 研究人员在母乳中发现了一种新的化合物12日,13-diHome
  • 这种化合物是在植物油和其他植物产品中发现的亚油酸(-6)分解后产生的。
  • 当婴儿饮用含有高水平这种化合物的牛奶时,他们的脂肪量和体重指数都较低。
  • 的水平12日,13-diHome可以通过运动增加。
  • 婴儿喝了含有大量这种天然化学物质的牛奶,也显示出所谓的"棕色脂肪”发展。
  • 棕色脂肪很容易被破坏世界杯2022赛程时间表最新 ,不像不易破坏的白色脂肪。

这一发现证明,长期母乳喂养给儿童带来了相当大的好处。然而,这项研究只是致力于母乳喂养和预防糖尿病的研究的开始。

由于这项研究可能带来的重要好处,这项研究目前由哈罗德·哈姆糖尿病中心提供资金支持。

来源
母乳中的棕色脂肪激活脂蛋白12,13- dihome与婴儿肥胖相关|《临床内分泌与代谢杂志》|《牛津学术》.于2021年6月19日访问。链接

2020年的生物化学研究自然侧重于抗病毒和抗真菌药物,考虑到目前的情况,这些药物是最重要的。不过,还有其他令人兴奋的发现。例如,一种新化合物被发现可以破坏阿尔茨海默病期间形成的淀粉样蛋白。

研究人员还向人工智能寻求寻找新的医疗制剂的建议,而计算机分析有助于找到新的抗癌分子。另一种令人惊讶的蛋白质是在老鼠的胃里发现的哺乳动物像拖把一样收集microrna。

总的来说,在未来的几年里,这一领域似乎会有许多新的发现和见解。希望也能对抗大流行。

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BioExplorer.net。(2022年6月16日)。2020生物化学十大新闻汇总。生物的探险家。//www.stxchamber.com/biochemistry-news-2020.html/
BioExplorer.net。《2020生物化学十大新闻-综合报道》生物探索者,2022年6月16日,//www.stxchamber.com/biochemistry-news-2020.html/
BioExplorer.net。《2020生物化学十大新闻-综合报道》生物探索者,2022年6月16日//www.stxchamber.com/biochemistry-news-2020.html/
主要参考文献
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  • 核黄素:概述,用途,副作用,注意事项,相互作用,剂量和评论.于2021年6月19日访问。链接
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