• peregrine

    想請教生物相關專業們,進化與演化有何差異?不能同時使用?

  • 訪客

    我不是生物專業,不過現在好像不太說進化了,因為感覺起來有特定方向性。而事實上生物演進沒有特定方向性。

  • peregrine

    或許如首度接觸NASA這個字的年代,記得當時慣用的翻譯是美國航空暨太空總署,最近幾年發現很多是美國宇宙航行局,字詞的用法變得更精準,的確沒有跟上時代的腳步,有需要跟上,想請主編您幫忙將本文中的進化改為演化,謝謝您,同時也謝謝逆旅的指教。

  • http://www.facebook.com/people/陸子鈞/1079981347 陸子鈞

    很高興遇到這麼講求精準的譯者,很少有人會如此熱情的討論。
    以後也還請多指教!

  • peregrine

    您客氣了!大家有緣,才有機會相互討論,這也是一種榮幸,謝謝。

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科學家利用加速演化法產生防禦神經毒氣的酵素

防禦神經毒氣攻擊是全球諸多國家防禦體系的重要一環。神經毒氣被軍隊及恐怖組織所使用,因而對軍人及平民皆構成威脅。不過,現有對付神經毒氣的藥物解決方案,效能皆有限。

由以色列魏茲曼科學研究所(the Weizmann Institute of Science)多個學科組成的科學家團隊成功研發了一種酵素,能在此類有機磷神經毒劑(organophosphorus nerve agents)對神經及肌肉造成損傷前,有效將其分解。他們的研發結果發表於《自然化學生物學》(Nature Chemical Biology)期刊。最近於美國軍方實驗室(USAMRICD:美國陸軍化學防禦醫學研究所)進行的諸多實驗業已證實,將極少量的上述酵素注入動物中,能防禦目前療法效果有限的某些類型的神經毒劑。

神經毒劑會擾亂神經與肌肉間傳遞的化學信息,造成肌肉失去控制,而最後導致窒息死亡。神經毒劑會干擾負責分解化學信使(乙酰膽鹼(acetylcholine))之乙酰膽鹼酯酶(acetylcholinesterase)的活性。結果,乙酰膽鹼持續發揮效應,而導致全身肌肉不斷攣縮。

其實有若干藥物被用來治療神經毒劑中毒病例。雖然曝露於小劑量的神經毒劑時,此些藥物有點療效,不過面對高劑量的曝露時,還是無法提供防禦。此些藥物並非對所有類型的神經毒劑皆有效,且會引發嚴重副作用。它們既無法預防也無法修復,因神經毒劑造成之大腦及運動神經的損傷。

上述問題的理想解決方法,是在神經毒劑干擾乙酰膽鹼酯酶之前,使用加速化學反應的酵素來逮住並加以分解,從而防止損傷。不過,此構想所面臨的主要實現障礙在於,神經毒劑是種人造物質,因而演化上尚未發展出能執行此任務的天然酵素。

先前,科學家們已成功確認了能分解類似物質的酵素,不過此些酵素的缺點是效能很低。因而,為了分解神經毒劑,需要大量的該種酵素,這造成使用上變得不切實際。

這是魏茲曼科學研究所生物化學系教授Dan Tawfik感興趣的核心所在。Tawfik的團隊研發了一種特殊方法,可於試管中人工誘發自然精選酵素。這使得他們能設計出量身訂製的酵素。

上述方法是在酵素中導入諸多突變作為基礎,為了確認那些展現經改善效能的酵素,必須對產生的各種突變型酵素進行篩選。之後為了更高的效能,此些經改善的酵素必需進一步經受多次突變與精選。於先前的研究中,Tawfik證實,此方法能藉由數百甚至數千種因素來改善酵素的效能。

為了當前的研究工作,Tawfik選擇了一種在實驗室中已被廣泛研究過,通稱為PON1的酵素。該於人體中被自然發現的酵素,主要角色是分解積聚於血管壁上經氧化的脂肪產物,從而防止動脈粥樣硬化症的發生。然而,PON1似乎也有點具兼差者(moonlighter)的身份,因為也被發現能降解屬神經毒劑族的化合物。

不管怎樣,由於該活性尚未透過自然淘汰而徹底演變演化過,因而執行上述工作上的效能依然很低。不過,藉由引導的演化方法,科學家們期盼能將此隨機兼差的活性,演變成PON1比先前更快速且更有效能的日常主工作。

於第一階段,Tawfik及其包括研究員Moshe Goldsmith博士及博士後學生Rinkoo Devi Gupta博士的團隊於PON1中,以隨機及在關鍵處所的方式誘發諸多突變。為了確認最有效能的PON1突變體,此些科學家與結構生物系的Yacov Ashani合作。

此些科學家研發的方法,徹底模仿了曝露於神經毒劑時,在人體中發生的事:他們將乙酰膽鹼酯酶及想測試的特定突變型PON1酵素一起置於試管中,而後添加少量的神經毒劑。於諸多事例中,乙酰膽鹼酯酶持續適當地起作用,因而能斷言,在神經毒劑能對乙酰膽鹼酯酶造成損傷前,此些PON1已迅速降解了神經毒劑。

在多次篩選之後,此些科學家成功確認了諸多具活性的突變酵素,此些酵素在索曼(soman:甲氟磷酸異己脂)及環沙林(cyclosarin:甲氟磷酸異丙脂)等神經毒劑對乙酰膽鹼酯酶造成任何損傷前,能有效地加以分解。一支來自結構生物系的科學家團隊(包括Joel Sussman、Israel Silman教授及研究生Moshe Ben-David)已進行了此些突變酵素的結構分析。進一步的實驗業已證實,在曝露於上述兩種神經毒劑之前,此些酵素被施予作為預防性治療,甚至當曝露於極高劑量時,也能為動物提供近乎完全的防禦。

此些科學家計劃進一步擴大範圍,並研發能提供防禦現有各類型神經毒劑的預防性療法。目前,他們也試圖研發能極迅速分解神經毒劑的高效能酵素,以便在曝露後,能藉由立即注射來防止神經毒劑的致命後果。

原文網址:Weizmann Institute Scientists used Accelerated Evolution to Develop: Enzymes that Provide Protection Against Nerve Gas
翻譯:peregrine | 本文轉載自PEREGRINE科學點滴

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