科学家更接近一个潜在的疫苗或治疗肉毒中毒

“肉毒神经毒素，是人类已知最毒的物质（按重量计算），布鲁克海文国家实验室的生物学家Subramanyam斯瓦米纳坦，谁领导的研究小组说。” “因为肉毒杆菌中毒是一种可怕的疾病，有没有目前的治疗，它会创建人关注生物恐怖剂之间的巨大的恐惧。这就是为什么我们很难理解的毒素的结构和行动的机制，使这些信息可以被用来设计疫苗或药物，以对抗疾病，并几乎一样重要，有助于减轻恐惧。“

类型公司的A型肉毒毒素，已知有7个品种。他们阻断神经递质的释放，化学信使神经细胞用来沟通彼此之间以及与肌肉，切割三种蛋白质需要释放这些化学信使之一。布鲁克海文国家实验室的团队的工作破译E型毒素，它的切割部分的结构也产生毒素的作用机制上的信息。此外，通过改变只是其中的这部分毒蛋白的氨基酸，科学家已经创建了一个形式本质上是相同的结构，但无毒性。

“斯瓦米纳坦说，”这一成就给了两次机会，为开发治疗药物。他说：“首先，由于其结构上的相似性，非蛋白可以作为一个潜在的疫苗;反对提出的免疫反应，也应该阻挠积极毒素。其次，由于只有一个氨基酸的改变足以使无害的毒素，它可能是可能的设计，只需禁用的氨基酸来治疗疾病的药物。

“这项研究，结合其他两个A型肉毒毒素的已知结构的结果-其中之一是也决定我们的实验室 -应该有助于我们了解其特异性和选择性的差异，甚至有可能帮助我们设计一个共同的抑制剂所有三个甚至全部7个血清型，“斯瓦米纳坦说。

这些“丝带”的图表说明野生型肉毒毒素E型（左，图1）和一个相关的突变蛋白（右，图2）的催化结构域的结构。两种蛋白质的整体构型是相同的，唯一的区别是，谷氨酰胺（Gln）突变蛋白（GLU）是在野生型蛋白的氨基酸gluatamate。这会导致附近的亲核水分子的氢键损失（由图1中虚线所示），从而提高了突变，这水和锌原子之间的距离。这种微妙的变化，防止切割其目标的毒素，从而取消其毒性。作为一个高清晰度的TIFF文件下载：图 1 |图 2 。

破译毒素的分子结构，科学家用高强度的轰击晶体样品由生产X射线国家同步辐射光源 （NSLS）在布鲁克海文国家实验室，在世界上使用最广泛的科学设施之一。通过学习如何X射线衍射，因为它们反弹或通过晶体的部分地区，科学家们可以工作落后的重建在分子中的原子的形状和安排。

科学家们还做了实验，以测试E型神经毒素的能力，他们的实验室突变体切割靶蛋白，防止在一个肉毒中毒感染神经递质的释放。他们发现，从野生型毒素只有一个氨基酸不同，的突变体，结合具体的底物蛋白，但不执行劈开它的水解反应，为野生型。

结构分析表明失去毒性的一个可能的解释：谷氨酸毒素的催化结构域的氨基酸谷氨酰胺的替代不改变整体结构显着。但它确实增加了一个锌原子和一个水分子的关键，只有0.6埃（埃是一米的十亿分十）裂解过程之间的距离。这一微妙的变化扰乱分子在活动现场的静电性能，使其不能切割的靶蛋白。

对毒素的作用机制，这些细节可能会提出多种方法来抑制这一行动，使毒素无害。

有没有在布鲁克海文实验室的肉毒杆菌的细菌。对于这项工作，科学家们获得了E型的神经毒素，积极劈开蛋白质，催化结构域的一部分基因。然后，他们对这种基因产生这部分的神经毒素的蛋白质，这本身是没有毒性的。这项工作是做布鲁克海文国家实验室的机构生物安全委员会的规定，根据在亚特兰大的疾病控制和预防中心设置标准，在严格遵守。只有授权的科学家们已经获得实验室。

这项研究是由美国陆军医学研究和装备司令部的支持。

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