跨学科方法为霍乱感染的分子机制提供了新的见解

由霍乱弧菌引起的霍乱感染可能危及生命，而霍乱毒素正是霍乱弧菌产生的诱因。霍乱毒素与肠道细胞表面结合，更准确地说，是与细胞表面的某些“糖脂”（GM1 神经节苷脂，GM1）结合。这种结合是蛋白质（毒素）与 GM1 糖部分之间已知的最强相互作用之一。它使霍乱毒素能够渗透到肠道细胞中，从而导致体液迅速流失。

采用跨学科方法，来自明斯特大学、苏黎世联邦理工学院和汉诺威莱布尼茨大学的团队首次使用氟化 GM1 类似物分析了 GM1 霍乱毒素复合物的关键成分。关于强相互作用的分子机制的发现有助于更好地了解这种疾病，并可能有助于开发新药。

这项工作是发布在期刊上美国化学学会中央科学。

作为植物中最丰富的生物分子类别之一，碳水化合物在生物学和医学的所有领域都是必不可少的。从确定血型到调节并为细胞提供能量？这些糖分子的复杂性为下一代药物的开发提供了巨大的潜力。然而，它们与通常太弱而不能用于治疗目的。

一个例外是前面提到的 GM1 神经节苷脂和霍乱毒素之间的强烈相互作用，这种相互作用已被深入研究了几十年。为了能够更准确地表征这种相互作用，研究团队通过复杂的化学合成制备出氟化GM1类似物（F-GM1）。氟可作为识别这种所谓的糖类似物分子相互作用的工具。

氟作为替代品有几个优点(OH)：提高了分子对酶促降解的稳定性，控制了化学糖基化过程中原子的空间排列（立体选择性），并且有可能研究霍乱毒素与 F-GM1 在溶液中的相互作用，即在与体内相似的状态下，(NMR光谱法)。该类似物的亲和力（即形成键的愿望）接近天然GM1的亲和力和结合强度。

研究人员还利用蛋白质晶体学更详细地研究了 F-GM1 原子在结合口袋内的相互作用和空间排列，以解释其对与天然糖相比。通过这种方式，他们展示了氟在分子复合物中引起的额外相互作用，以及结合口袋中一些功能基团的排列变化。

这项研究强调了使用氟化神经节苷脂的潜力例如研究涉及糖链（聚糖）的分子信号级联，识别可能的新活性物质或用于疫苗开发。