隨著新型冠狀病毒在全世界蔓延，“肺炎”這個(gè)呼吸系統(tǒng)常見的感染性疾病再次引起了人們的關(guān)注，然而，事實(shí)上在COVID-19大流行之前，肺炎鏈球菌感染才是全球肺炎死亡的主要原因。

肺炎鏈球菌（Streptococcus pneumoniae）于1881年首次由Louis Pasteur及G. M. Sternberg分別在法國(guó)及美國(guó)從患者痰液中分離出，與COVID-19 一樣，肺炎鏈球菌病毒也會(huì)在我們咳嗽或打噴嚏時(shí)以飛沫傳播，主要感染兒童和老年人。它會(huì)導(dǎo)致致命的菌性肺炎、腦膜炎、敗血癥、中耳炎、鼻竇炎。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年有近50萬兒童因感染肺炎鏈球菌死亡。然而，盡管抗菌劑、疫苗和抗生素能預(yù)防肺炎鏈球菌感染，但近二三十年來，由于抗生素的廣泛應(yīng)用，肺炎鏈球菌的耐藥性問題日益嚴(yán)重，為臨床治療帶來挑戰(zhàn)。因此，亟需新的方法來治療和預(yù)防由肺炎鏈球菌引起的肺部感染。

近日，墨爾本大學(xué)領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)在《Science Advances》發(fā)表了一篇題為The structural basis of bacterial manganese import的文章，研究發(fā)現(xiàn)了一種通過“餓死”病原體對(duì)抗肺炎的新方法！

眾所周知，微量元素礦物質(zhì)對(duì)維持機(jī)體健康至關(guān)重要，其中在人體中的含量?jī)H為12-20毫克的“錳(Mn)”元素與人體更是息息相關(guān)，它在體內(nèi)主要通過參與酶的結(jié)構(gòu)或激活酶來發(fā)揮生理作用。

令人震驚的是，2010年Doherty研究所的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)礦物質(zhì)“錳”不僅是保證機(jī)體正常運(yùn)轉(zhuǎn)的護(hù)身符，還對(duì)人體內(nèi)細(xì)菌“肺炎鏈球菌”的生存、新陳代謝和傳染性至關(guān)重要。一年后，來自澳州阿德萊德大學(xué)的科研工作者在國(guó)際雜志《Nature Chemical Biology》上刊登的一項(xiàng)研究再次證明了這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的真實(shí)性，他們首次發(fā)現(xiàn)“鋅”導(dǎo)致肺炎鏈球菌死亡的分子機(jī)制，即“鋅”可通過抑制肺炎鏈球菌對(duì)“錳”離子的攝取從而將其殺滅。

在確定“錳”是病原體生存的必備礦物質(zhì)后，科學(xué)家開始尋找“錳”進(jìn)入肺炎鏈球菌的載體和入口，經(jīng)試驗(yàn)分析，他們發(fā)現(xiàn)了“錳”的交通工具“轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白”，他能屏蔽脂質(zhì)雙層中的電荷以實(shí)現(xiàn)跨膜易位，一旦該蛋白被破壞，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)無法運(yùn)輸?shù)啦≡大w體內(nèi)，肺炎鏈球菌就會(huì)被“餓死”。

因此為了確定這種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的結(jié)構(gòu)和工作原理，開發(fā)出針對(duì)肺炎鏈球菌的新藥物和療法，研究人員基于X 射線晶體學(xué)（X-RayCrystallography）確定了轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的三維立體結(jié)構(gòu)是如何運(yùn)作的。

但需注意的是，使用該技術(shù)的前提是需在體外培養(yǎng)出蛋白質(zhì)晶體，然而由于細(xì)胞膜是細(xì)胞內(nèi)部與外部世界交流的屏障，它由脂肪或脂質(zhì)分子組成，而轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白被緊密的嵌入到細(xì)菌細(xì)胞膜中，因此從肺炎鏈球菌中提取出轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白十分艱難。

為了解決這個(gè)難題，研究人員使用一種“洗滌劑”將轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白從膜上洗脫了下來，在對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，該轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白類屬古老而龐大的 “ABC超家族”，該家族是一組跨膜蛋白，具有ATP結(jié)合區(qū)域的單向底物轉(zhuǎn)運(yùn)泵，以主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)方式完成多種分子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。但從肺炎鏈球菌身上洗脫下來的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白卻比其他家族成員體型更小、更緊湊，并且具有一條獨(dú)特的“錳”通路，承擔(dān)著運(yùn)輸與信號(hào)傳導(dǎo)的作用，一旦轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與“錳”碰頭，“錳”就會(huì)順著該通路進(jìn)入病原體內(nèi)部。

因此，找到阻斷病原體營(yíng)養(yǎng)運(yùn)輸途徑、并防止轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白將“錳”帶入病原體是開發(fā)治療和預(yù)防肺癌新療法的手段之一。該研究的作者Hugo MacDermott-Opeskin教授表示：“目前治療肺炎的藥物主要通過破壞細(xì)菌細(xì)胞壁的完整結(jié)構(gòu)，從而殺滅肺炎鏈球菌，而這項(xiàng)研究開啟了肺炎治療的嶄新征程，未來的工作，我們將通過創(chuàng)建特定的抗體藥物或其他結(jié)合分子阻斷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白發(fā)揮效應(yīng)來治療肺炎”。(生物谷Bioon.com）