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伍倫貢大學(xué)(UOW)的研究人員制造了一種分子“維可牢”，在3D打印視覺輔助工具的幫助下，將一根光探針粘在一種蛋白質(zhì)上。某些蛋白質(zhì)發(fā)出修復(fù)受損DNA的信號，如果研究人員能夠更好地理解這一過程，他們可能能夠減少或預(yù)防抗生素耐藥性。

RecA是細(xì)菌中的一種蛋白質(zhì)。當(dāng)它檢測到DNA受損時(shí)，它會評估需要進(jìn)行哪些修復(fù)，并號召40多個(gè)基因做出反應(yīng)。但其中一些基因在修復(fù)過程中過于激進(jìn)，導(dǎo)致了人們無法識別的錯(cuò)誤。“分子視界”研究人員和主要作者Harshad Ghodke博士闡述說:“這些變化或突變不再被認(rèn)為是錯(cuò)誤，新的序列在新一代細(xì)胞中被復(fù)制。它不會恢復(fù)到原來的形式。”

這在治療細(xì)菌感染時(shí)尤其成問題。當(dāng)抗生素試圖殺死細(xì)菌細(xì)胞時(shí)，ReaC試圖挽救它們，而存活下來的細(xì)胞可能包括抵消抗生素藥物影響的突變。影響ReaC的行為可以大大降低這些突變的機(jī)會，從而減少抗生素耐藥性。

但要影響它的行為，研究人員需要更好地理解它的行為，這已經(jīng)被證明是困難的。Ghodke說:“RecA將一條DNA鏈包裹起來，形成一條長絲，然后發(fā)出求救信號。”通常情況下，研究人員會在RecA上貼上一個(gè)明亮的熒光標(biāo)簽，這樣他們就可以在它工作時(shí)拍攝圖像。但是有了附加的標(biāo)簽，RecA就不能很好地完成它的工作了，它就不能像在細(xì)胞環(huán)境中那樣工作了。

作為解決方案,團(tuán)隊(duì)自然發(fā)光的一種蛋白質(zhì),這種蛋白質(zhì)債券計(jì)劃燈絲Ghodke解釋說,“我們使用一種病毒蛋白,自然與RecA燈絲,所以它不會干擾它是如何起作用的,而照亮它RecA燈絲參加反應(yīng)的損害。”

研究人員使用Stratasys Mojo 3D打印ReaC模型，幫助他們可視化其他蛋白質(zhì)如何與之相互作用。 “我們從成像中了解到，蛋白質(zhì)是動態(tài)物體。如果我們將它們視為三維結(jié)構(gòu)，我們就可以開始想象它們?nèi)绾巫兓约皩?dǎo)致這些變化的原因，從而更清楚地了解這些蛋白質(zhì)是如何起作用的，” Molecular Horizo??ns Director，Antoine van Oijen教授說：“通過物理結(jié)構(gòu)，你可以看到連接其他蛋白質(zhì)的界面和設(shè)計(jì)方法。然后使用復(fù)雜的成像工具，我們可以拍攝短片，這是第一次真正告訴我們它們是如何工作的。“

這一發(fā)現(xiàn)可能為研制不產(chǎn)生抗生素耐藥性的先進(jìn)藥物開辟道路。抗生素耐藥性是一個(gè)非常重要的全球性挑戰(zhàn)。我們不想完全擺脫抗生素，因?yàn)楫?dāng)它們起作用時(shí)，它們是非常有效的。如果我們能將這些過程可視化，我們就能理解分子和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的物理聯(lián)系，并有可能設(shè)計(jì)出阻止細(xì)菌細(xì)胞產(chǎn)生耐藥性的新藥。3D打印對于原型制作和功能部件的創(chuàng)建非常有用，但有時(shí)您只需要一個(gè)視覺輔助工具，它也可以在這方面提供幫助。