一种抗生素（绿色），结合在类人酵母核糖体（灰色）中，允许合成一些蛋白质（以橙色、紫色和蓝色表示），但不能合成其他蛋白质（深绿色）。来源：Maxim Svetlov/UIC

UIC 研究人员证明，专为细菌设计的药物具有作用于人体细胞的潜力。

据伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员称，用于治疗常见细菌感染（如肺炎和鼻窦炎）的抗生素也可用于治疗人类疾病，如癌症。理论上，至少。

正如一项新的Nature Communications研究中所述，UIC 药学院团队在实验室实验中表明，真核生物核糖体可以被修饰，以与原核生物核糖体相同的方式对抗生素作出反应。

亚历山大·曼金 (Alexander Mankin)，UIC 药学院 Alexander Neyfakh 药物化学和生药学教授。来源：UIC 照片服务/UIC

真菌、植物和动物——就像人类一样——是真核生物；它们由具有明确定义的细胞核的细胞组成。另一方面，细菌是原核生物。它们由没有细胞核的细胞组成，具有不同的结构、大小和特性。负责细胞生长和繁殖所需蛋白质合成的真核细胞和原核细胞的核糖体也不同。

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“一些用于治疗细菌感染的抗生素以一种有趣的方式起作用。它们与细菌细胞的核糖体结合并非常选择性地抑制蛋白质合成。UIC 药学院药物化学和生药学教授 Alexander Neyfakh 教授、该研究的资深作者 Alexander Mankin 说，有些蛋白质是允许制造的，但其他蛋白质则不允许。“没有这些蛋白质，细菌就会死亡。”

当人们使用抗生素治疗感染时，患者的细胞不会受到影响，因为这些药物并非旨在与真核细胞不同形状的核糖体结合。

“因为有许多人类疾病是由不需要的蛋白质的表达引起的——例如，这在许多类型的癌症或神经退行性疾病中很常见——我们想知道是否有可能使用抗生素来阻止人类细胞制造不需要的蛋白质，只有不需要的蛋白质，”曼金说。

为了回答这个问题，Mankin 和该研究的第一作者、药物科学系研究助理教授 Maxim Svetlov 研究了酵母，这是一种细胞与人类细胞相似的真核生物。

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UIC药学院药学系研究助理教授Maxim Svetlov。来源：斯维特洛夫/UIC

曼金说，由来自德国和瑞士的合作伙伴组成的研究小组表演了一个“很酷的把戏”。“我们将酵母核糖体设计为更像细菌。”

Mankin 和 Svetlov 的团队利用生物化学和精细遗传学改变了酵母核糖体RNA中 7,000 多个核苷酸，这足以使大环内酯类抗生素——一种通过与细菌核糖体结合起作用的常见抗生素——作用于酵母核糖体。使用这种酵母模型，研究人员应用基因组分析和高分辨率结构分析来了解细胞中的每种蛋白质是如何合成的，以及大环内酯如何与酵母核糖体相互作用。

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“通过这项分析，我们了解到，取决于蛋白质的特定遗传特征——‘好’或‘坏’序列的存在——大环内酯可以或不停止其在真核核糖体上的产生，”曼金说。“这从概念上向我们展示了抗生素可用于选择性抑制人体细胞中的蛋白质合成，并用于治疗由‘坏’蛋白质引起的人类疾病。”

UIC研究人员的实验为进一步研究提供了一个舞台。“现在我们知道这些概念有效，我们可以寻找能够结合未经修饰的真核核糖体的抗生素，并优化它们以仅抑制那些对人类有害的蛋白质，”曼金说。

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