Johns Hopkins大學的科學家為細胞膜內的酶繪制了“穩定性圖譜”，揭開了這種酶的重要形態維持區和功能區域。該研究陸續發表在Structure雜志網絡版和Nature Chemical Biology雜志上，研究人員希望通過他們的研究推動瘧疾及其他寄生蟲病的治療。

“這是真正了解這種酶結構背后的建筑邏輯，”Johns Hopkins大學醫學院分子生物學和遺傳學副教授Sinisa Urban博士說，他的研究團隊對一類位于細胞膜內的特殊酶，菱形蛋白酶rhomboid proteases，進行了研究。

膜內蛋白酶在細胞膜中水解肽鍵，這一過程在所有生命類型中都普遍存在，并且涉及多種疾病。破解細胞膜內蛋白水解背后的結構支撐非常必要。在多種生物體內存在的菱形蛋白酶位于細胞膜內，并在那里發揮其切割蛋白的作用。

Urban及其同事之前的研究顯示，菱形蛋白酶對于引發瘧疾的惡性瘧原蟲非常關鍵，能幫助它們成功侵入紅細胞zui終導致感染。研究人員認為，了解菱形蛋白酶形態的穩定性將有助于開發這種酶的抑制物作為治療藥物。“目前菱形蛋白酶還沒有相應的選擇性抑制劑，”Urban說。“我們非常需要了解該酶的作用機理，它是如石頭一般堅硬還是像果凍一樣富有彈性?”

菱形蛋白酶研究的挑戰在于，這種酶被細胞膜包圍使研究人員很難操作。為此，Urban的研究團隊采用了一種被稱為thermal light scattering的光散射技術，這一技術能在檢測分回的光的同時，使酶樣品逐漸升溫。酶的正常結構一旦受到破壞其散射光就會不同，而此時的溫度（即酶的breaking point）反映了酶的內在穩定性。
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隨后，研究人員應用電腦模擬來對菱形蛋白酶進行分析。他們在菱形蛋白酶的計算機模型中，編入了天然膜環境的特性，這些特性包括主要由脂類組成且水含量極為有限。隨后計算機程序模擬了該環境對菱形蛋白酶產生的影響。研究人員發現，菱形蛋白酶中具有一個特殊的內部區域可以存放水分子，這對于這種水解蛋白的酶來說，是在水含量有限的環境中的一大優勢。

“這令我們非常興奮，此外有些穩定性或形態上沒有明顯改變的菱形蛋白酶卻失去了功能，我們對此也非常好奇，”Urban說。他希望更好的了解菱形蛋白酶能有助于引導瘧疾等寄生蟲病的新藥開發。

研究人員對大腸桿菌菱形蛋白酶的穩定性進行了地檢測。出人意料的是，這種酶比其他與之形態相似的膜蛋白“更像果凍”。研究人員認為這種特性能幫助菱形蛋白酶與其所切割的蛋白相互作用。研究人員合成了150種不同版本的菱形蛋白酶，并分別進行了研究，以了解菱形蛋白酶中哪些是形態維持的重要區域，而哪些區域對于其水解功能至關重要。他們發現了四個維持形態的主要區域和兩個重要的功能區