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相关疾病：白化病黑素瘤

分子结构有助于解释解白化病和黑素瘤

2009年5月13日科学日报报道：节肢动物和软体动物是自然界真正的贵族-由于携氧的大分子蛋白复合物-血蓝蛋白，能够被转化为具备酶活性的酚氧化酶。

科学家们很早就发现酚氧化酶家族主要用于决定皮肤及头发的颜色，如果酚氧化酶发生变异，便可导致白化病-也就是头发和皮肤变成白色，情况严重的，还可导致致命性的恶性黑素瘤（皮肤癌）。

在一项精细结构研究中，来自贝勒医学院和德国的研究者们对于血蓝蛋白如何被活化做出了解释：一个新的发现使得我们对于皮肤和头发的颜色有了更深刻的理解。有关于这方面的报道论文刊登在最新一期的《结构》杂志上。

与Wah Chiu 博士同在一个实验室的博士后 Yao Cong，在计算机展示了血蓝蛋白的三维图像，它简直就像四条发光的宝石链绕在一起。

Chiu是贝勒医学院生物化学和分子生物学系教授并兼任国家大分子成像技术中心主任。

Cong讲到“血蓝蛋白非常大，由２４个分子构成”。实际上，它由四个聚合物构成，每个聚合物包含六个单体。

为了看得更清楚起见，我们需要运用用于原生颗粒的冷蚀刻电子显微镜来观察在亚纳米分辨率下产生的三维分子图像。

资深的专家Chiu说到：“就像在这项研究中一样，冷蚀刻电子显微镜用于生物技术研究方面，已经成为研究人员理解大分子蛋白结构机理的必要的工具。”

Cong说：“一些非常关键的构造要点可以在我们的三维图像中显示得很清楚，这是其他的技术所不能及的。”

她和她的同事用一种经常被用作蛋白质变性剂的十二烷基磺酸钠来活化血蓝蛋白，在一定的高浓度下，它可以增强血蓝蛋白作为酚氧化酶的活性而不会破坏血蓝蛋白复合物。

一个血蓝蛋白分子中的每个单体有三个结构域。

“非常有意思的是，其中一个结构域会比其他两个显示出更高的生物活性，因为相比另两个结构域，它与其相邻的亚单位之间很少相互作用。” Cong说道。

在活化的过程中，血蓝蛋白复合物会产生构象上的全方位的转变。最明显的变化就是在蛋白质结构转变之前的空隙中出现了两个桥样连接，这就更加增强了复合物两个部分之间的相互作用。

Cong说到：“当底物将要快速进入活性部位时，实质上活性高的那个的结构域会偏离其他两个结构域，拉开堵塞的残基，使得酶活性的部位暴露出来。通过增强六聚物内部的相互作用，使得这种变构过程更加稳定”。

“这就是分子内部相互作用的全部过程。”Cong说，“局部亚单位中结构域构象的改变可导致整个复合物构象的改变，使得亚单位工作起来相互协调。这的确像是一个分子机器一般”。

她说：以血蓝蛋白作为模型，科学家们便可推究其他同家族酚氧化酶的活化机理，也为以新的视角去理解白化病和黑素瘤病开启了一道大门。

“当你知道了蛋白质的活化机理，你就可以依据你的意愿去增强或抑制他们的相互作用。”

这样的研究不仅对于人类疾病、医学具有重要意义，而且它还可被应用于农业，比如，酶类家族对于水果和蔬菜的生长具备决定性的意义。