聚焦黄亿华课题组：如何使铲除“超级细菌”成为可能

本刊记者 徐芳芳

2014年7月3日，Nature杂志发表了中国科学院生物物理研究所黄亿华研究组对细菌脂多糖转运组装膜蛋白复合体结构解析的重要成果。中央电视台、新华网、科学网等以及许多国外媒体都对该成果进行了报道，并引来科学界广泛关注和热议。相关媒体评价该项成果“为研发攻克‘超级细菌’的新型抗生素铺平了道路，使铲除‘超级细菌’成为可能。”

那么，什么是膜蛋白复合体？其结构解析何以能够“为铲除‘超级细菌’铺平道路”？带着相关疑问，记者走进中国生物科学研究的“前沿阵地”——中国科学院生物物理研究所黄亿华研究组。

未来世界面临的最大危机是什么呢？对于这个问题，很多人会回答“恐怖主义”“气候变化”等。但是2014年英国“经度奖”评选结果却告诉我们另一个日益迫近的最大危机——细菌耐药性的增长所导致的抗生素失效问题被认为是我们当代科学所面临的最大挑战。

话题得追溯到20世纪初：1928年，英国细菌学家弗莱明由于一次幸运的过失发现了青霉素，但这一成果没有受到当时科学界的重视。直到1940年败血症盛行，抗生素的巨大效用才得以被社会认知，弗莱明、弗洛里、钱恩三人因为发现青霉素及其治疗感染性疾病的功效而共享诺贝尔生理医学奖的殊荣。自那以后，人类开始不假思索地依赖着这种“神丹妙药”来杀死细菌。但当时光走入21世纪，人类恍然发现，抗生素的使用在改变我们生活的同时，也在悄然给我们设了一个陷阱——由于抗生素在医疗、畜牧等领域的大量使用导致细菌变异而产生耐药，产生所谓的“超级细菌”。这已成为一个全球医疗卫生难题。那么研发新型的具有广谱杀菌作用的抗生素就成为当务之急。

黄亿华研究员研究组的一个主要研究方向就是瞄准了这一世界性难题。

经过近4年艰苦努力，他们率先解析了一种致病菌“福氏志贺菌”外膜上的脂多糖转运组装膜蛋白复合体（LptD-LptE膜蛋白复合体）的高分辨率晶体结构。“该复合体是负责细菌外膜上脂多糖分子组装和输送，而细菌的外膜是由脂多糖组成的，脂多糖对几乎所有的革兰氏阴性细菌的生存是必需的，因此，LptD-LptE膜蛋白复合体是一个重要的药物靶标。所以，我们可以根据这个膜蛋白复合体的结构信息来设计药物，从而达到阻断脂多糖分子的输送而达到杀死细菌的目的。”黄亿华如是解释团队研究的成果和意义。也就是说，LptD-LptE膜蛋白复合体的高分辨率晶体结构，为设计新型抗革兰氏阴性细菌药物提供了重要的信息。

这个膜蛋白复合体为靶点的药物具有一个无可替代的优越性，就是这类药物发挥作用无需进入到细菌的胞质中，并可以绕开细菌质膜上的许多排药泵的干扰，从而可以显著地提高药效。

黄亿华研究员本科毕业于北京大学，在美国康奈尔大学医学院获得博士学位, 之后又加入美国德州大学西南医学中心/美国休斯医学研究所，在诺贝尔奖获得者、美国科学院院士戴森霍夫教授实验室从事膜蛋白结构生物学研究工作。十多年的海外求学和研究经历为黄亿华研究员的科研工作打下了坚实的基础。2010年底，通过中科院“百人计划”项目引进，他被聘为中科院生物物理研究所生物大分子国家重点实验室研究员。从无到有再到优，黄亿华为实验室的组建和发展倾注了大量的心血。