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研究人员发现了新的有害的铜蛋白复合物

研究人员发现了新的有害的铜蛋白复合物 铜对我们身体的许多过程都很重要。它支持红细胞的产生、新陈代谢、结缔组织和骨骼的形成等。铜还被认为在癌症、糖尿病和阿尔茨海默病等疾病中发挥作用。不幸的是,我们还不知道这一作用的具体内容。来自代尔夫特理工大学(Delft University of Technology)和波兰科学院(Polish Academy of Sciences)的研究人员现在发现了这个谜题的一个新部分。为了能够发挥作用,铜会与细胞中不同类型的蛋白质结合。虽然在这个过程中形成的复合物本身是无害的,但在结合过程中似乎出现了暂时的“中间形式”,这可能导致对细胞的损害。研究结果发表在《德国化学》杂志上。 一个人平均每天摄入2到5毫克的铜。例如,在肉、鱼和坚果中就发现了它。人体吸收这几毫克铜的三分之一,其余的被排出体外。 在体内,铜只能以两种离子的形式出现:铜1 和铜2 。铜离子对细胞有害。“它可以与氧反应,形成所谓的活性氧,”研究负责人、代尔夫特理工大学的彼得-莱昂·哈格多恩(Peter-Leon Hagedoorn)说。“这些是不稳定的分子,对细胞非常有害。”另一种离子,2 铜,不会与氧发生有害反应,但会与不同类型的蛋白质结合。由此产生的复合物,即含有少量铜的蛋白质,执行重要的细胞任务。然而,铜2 可以与细胞中的其他物质发生反应,产生有害的铜1 。 冷冻板 因此,2 铜本身对细胞并不是特别有害。一旦它与蛋白质结合,它是稳定的,不代表威胁。然而,研究人员从其他研究中了解到,在铜2 自身结合的蛋白质复合物存在的情况下,活性氧似乎确实形成了。到目前为止,还不清楚这是如何可能的。“在我的团队中,我们对金属和蛋白质非常感兴趣,”Hagedoorn说。“我们想确切地找出,在这些含有2 铜的稳定复合物存在的情况下,细胞内活性氧是如何形成的。” 研究人员关注的是铜离子与一小块蛋白质结合的瞬间。Hagedoorn解释说:“我们把这种蛋白质称为基序,而与铜结合的基序仅由三个氨基酸组成。”“在我们的实验室里,我们能够快速地将2 铜与这些蛋白质基序混合。然后我们在不同的时间点将样本以闪电般的速度射向一个冷却板,使其冻结。利用电子顺磁共振,我们可以看到配合物是如何随着时间变化的。利用这项技术,就有可能测量铜离子中未配对电子的磁性,这样当离子的化学环境发生变化时,你就能立即检测出来。” 一步一步 研究表明,铜不会立即附着在蛋白质上,而是一步一步地——更确切地说,是氨基酸一步一步地——结合在一起。Hagedoorn说:“在这个过程中,临时的中间形式被创造出来,它的存在之前是我们不知道的。”这些中间形式不能存活很长时间:只有十分之一秒。之后,铜与基序完全结合,复合物稳定。但是在它们存在的短时间内,新发现的中间形式可以与氧反应。这会导致活性氧的产生,活性氧对细胞非常有害,我们在日常生活中与抗氧化剂作斗争。研究人员还怀疑,中间形态在其他铜相关的过程中也发挥了作用,比如铜在细胞膜上的转运。 这些结果增进了对细胞内铜行为的基本了解。新发现的中间形式和它们引起的反应可能在疾病的发展中起作用。但这种情况是否真的存在,目前还不确定。Hagedoorn说,“我们现在知道这些反应中间体的存在。它们在细胞中的确切作用,以及它们是否确实是某些疾病的根源,都必须进一步研究。”
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