7月26日，来自中国浙江大学的科学家们通过一系列实验证实，细菌细胞一分为二的分裂过程主要由一种蛋白产生的机械能所驱动。这一研究成果于7月26日发表于美国《科学》杂志，题为《FtsZ原丝纤维通过轴转机制而产生分裂力》。
细胞由一个母细胞分裂为两个子细胞的发生机制一直广受科学家关注。此前已有研究证实，细胞分裂时，母细胞中间会先产生一个由“FtsZ蛋白”组成的环状结构，这个环状结构被称为“收缩之环”或“Z环”，在环状结构的作用下，母细胞会向内凹陷，进而分裂成为两个子细胞。
“这种向内凹陷的力量究竟是怎么产生的，而FtsZ蛋白又是如何转化、利用这种力量，一直是科学家们想要探究解决的问题。”浙江大学生命科学研究院叶升教授及其实验组从2008年开始进行对FtsZ蛋白的研究。
他们以肺结核分支杆菌中的FtsZ蛋白结构为基础，进行系列实验比对，通过X射线衍射仪拍摄蛋白晶体衍射图，导入计算机绘制出微观三维结构图，从中观察蛋白晶体的运动轨迹。
“实验组通过对比100多张不同角度的图像后观察到，GTP被FtsZ蛋白水解后，蛋白原丝纤维发生了50度的弯曲。”叶升及其实验组认为，这一个弯曲是由GTP水解的化学能作用于蛋白的柔软部分所导致的，正是这个相对弯曲提供了细胞膜内陷的“原始动力”，进而引发整个Z环向内收缩。
这一动力的发生机制被叶升和他的课题组形容为生命的“发动机”，“FtsZ蛋白发生弯曲的这一个环节可以说是细胞分裂、生命繁衍的前提之一”。
叶升认为，这一研究不仅是细胞分裂基础研究的进步，还能够为研发新的广谱抗菌药物提供依据。“几乎所有的细菌都是利用FtsZ蛋白进行分裂的，但这种发生机制与人体细胞分裂原理不同，所以FtsZ分裂蛋白有望作为靶点来研制新的广谱抗菌药物。”
据了解，叶升实验组下一步将以FtsZ蛋白及环为靶点，率先进行肺结核病的分子药物设计。（生物谷 Bioon.com）
生物谷推荐的英文摘要
Science doi: 10.1126/science.1239248
FtsZ protofilaments use a hinge-opening mechanism for constrictive force generation.
Li Y, Hsin J, Zhao L, Cheng Y, Shang W, Huang KC, Wang HW, Ye S.
The essential bacterial protein FtsZ is a guanosine triphosphatase that self-assembles into a structure at the division site termed the "Z ring". During cytokinesis, the Z ring exerts a constrictive force on the membrane by using the chemical energy of guanosine triphosphate hydrolysis. However, the structural basis of this constriction remains unresolved. Here, we present the crystal structure of a guanosine diphosphate-bound Mycobacterium tuberculosis FtsZ protofilament, which exhibits a curved conformational state. The structure reveals a longitudinal interface that is important for function. The protofilament curvature highlights a hydrolysis-dependent conformational switch at the T3 loop that leads to longitudinal bending between subunits, which could generate sufficient force to drive cytokinesis.
相关背景资料
叶升
教育背景：
1987-1991厦门大学细胞生物学学士
1991-1996中国科学院生物物理研究所生物物理学博士
1996-1999美国贝勒医学院生物化学系博士后
1999-2001美国得克萨斯大学西南医学中心生物化学系博士后
工作经历：
2001-2003美国Syrrx公司科学家
2003-2005美国德州农工医学中心科学家
2005-2010美国得克萨斯大学西南医学中心生理学系/霍华德-休斯医学研究所
讲师---二级研究专家---助理教授
2010-至今浙江大学生命科学研究院教授
曾获荣誉：
2010年浙江省杰出青年基金获得者
2011年教育部新世纪优秀人才支持计划
2011年浙江省千人计划
新药研究：
在美国Syrrx公司担任科学家期间，叶升博士作为基于结构的糖尿病药物设计主要参与人之一，所设计的高选择性双肽蛋白酶4抑制剂之一（SYR-322）已通过临床试验。日本厚生省已于2010年6月批准此新药（药名Nesina）上市。
