聚焦黃億華課題組：如何使鏟除“超級細菌”成為可能

本刊記者 徐芳芳

2014年7月3日，Nature雜志發表了中國科學院生物物理研究所黃億華研究組對細菌脂多糖轉運組裝膜蛋白復合體結構解析的重要成果。中央電視臺、新華網、科學網等以及許多國外媒體都對該成果進行了報道，并引來科學界廣泛關注和熱議。相關媒體評價該項成果“為研發攻克‘超級細菌’的新型抗生素鋪平了道路，使鏟除‘超級細菌’成為可能。”

那么，什么是膜蛋白復合體？其結構解析何以能夠“為鏟除‘超級細菌’鋪平道路”？帶著相關疑問，記者走進中國生物科學研究的“前沿陣地”——中國科學院生物物理研究所黃億華研究組。

未來世界面臨的最大危機是什么呢？對于這個問題，很多人會回答“恐怖主義”“氣候變化”等。但是2014年英國“經度獎”評選結果卻告訴我們另一個日益迫近的最大危機——細菌耐藥性的增長所導致的抗生素失效問題被認為是我們當代科學所面臨的最大挑戰。

話題得追溯到20世紀初：1928年，英國細菌學家弗萊明由于一次幸運的過失發現了青霉素，但這一成果沒有受到當時科學界的重視。直到1940年敗血癥盛行，抗生素的巨大效用才得以被社會認知，弗萊明、弗洛里、錢恩三人因為發現青霉素及其治療感染性疾病的功效而共享諾貝爾生理醫學獎的殊榮。自那以后，人類開始不假思索地依賴著這種“神丹妙藥”來殺死細菌。但當時光走入21世紀，人類恍然發現，抗生素的使用在改變我們生活的同時，也在悄然給我們設了一個陷阱——由于抗生素在醫療、畜牧等領域的大量使用導致細菌變異而產生耐藥，產生所謂的“超級細菌”。這已成為一個全球醫療衛生難題。那么研發新型的具有廣譜殺菌作用的抗生素就成為當務之急。

黃億華研究員研究組的一個主要研究方向就是瞄準了這一世界性難題。

經過近4年艱苦努力，他們率先解析了一種致病菌“福氏志賀菌”外膜上的脂多糖轉運組裝膜蛋白復合體（LptD-LptE膜蛋白復合體）的高分辨率晶體結構。“該復合體是負責細菌外膜上脂多糖分子組裝和輸送，而細菌的外膜是由脂多糖組成的，脂多糖對幾乎所有的革蘭氏陰性細菌的生存是必需的，因此，LptD-LptE膜蛋白復合體是一個重要的藥物靶標。所以，我們可以根據這個膜蛋白復合體的結構信息來設計藥物，從而達到阻斷脂多糖分子的輸送而達到殺死細菌的目的。”黃億華如是解釋團隊研究的成果和意義。也就是說，LptD-LptE膜蛋白復合體的高分辨率晶體結構，為設計新型抗革蘭氏陰性細菌藥物提供了重要的信息。

這個膜蛋白復合體為靶點的藥物具有一個無可替代的優越性，就是這類藥物發揮作用無需進入到細菌的胞質中，并可以繞開細菌質膜上的許多排藥泵的干擾，從而可以顯著地提高藥效。

黃億華研究員本科畢業于北京大學，在美國康奈爾大學醫學院獲得博士學位, 之后又加入美國德州大學西南醫學中心/美國休斯醫學研究所，在諾貝爾獎獲得者、美國科學院院士戴森霍夫教授實驗室從事膜蛋白結構生物學研究工作。十多年的海外求學和研究經歷為黃億華研究員的科研工作打下了堅實的基礎。2010年底，通過中科院“百人計劃”項目引進，他被聘為中科院生物物理研究所生物大分子國家重點實驗室研究員。從無到有再到優，黃億華為實驗室的組建和發展傾注了大量的心血。