美国能源部橡树岭国家实验室的科学家们通过中子散射研究揭示了真菌细胞膜的重要信息，这将有助于新型抗真菌治疗的开发。
这项研究已在《物理化学快报》上发表。
近年来，真菌感染病例的数量缓慢而稳定地上升。根据奥地利格拉茨大学分子生物科学研究所的研究，严重真菌感染导致全球每年超过1.5亿例病例，近170万人因此死亡。
ORNL团队的研究重点是麦角甾醇，这是一种在真菌中发现的脂质（脂肪）。麦角甾醇与动物细胞中的胆固醇相似，但相关研究相对较少。
脂质是细胞膜的基本组成部分，细胞膜主要由称为脂质双分子层的双层脂质壁构成。麦角甾醇和胆固醇在细胞膜的稳定性和灵活性方面发挥着重要作用。深入了解两者之间的差异将有助于我们更好地理解如何对抗真菌感染。
“与胆固醇相比，麦角甾醇的研究相对较少，但许多人认为这两种甾醇的行为是相似的，”ORNL第二目标站项目的研究员钱硕表示，该项目旨在升级散裂中子源（SNS）。“这项研究表明，麦角甾醇需要更深入的研究。更好地理解真菌的这一重要特性将有助于我们对抗其感染。”
钱解释说，真菌感染对老年人和免疫系统较弱的人尤其危险，而不幸的是，这些感染在全球范围内呈上升趋势。考虑到市场上有效且无毒的抗真菌药物稀缺，以及对真菌许多方面的基础知识有限，钱和他的团队决定在真菌细胞膜中寻找可能的解决方案，这是许多抗真菌药物的目标。
为了简化实验，研究小组研究了一个准确代表真菌膜的膜模型。这种策略使他们能够更好地分离和观察麦角甾醇的嵌入程度与胆固醇的不同，并显著减少膜的增厚。他们的研究结果表明，麦角甾醇与细胞膜的相互作用与胆固醇的相互作用存在明显差异。
据钱所述，研究小组的发现只能通过中子技术获得：“中子技术使我们能够观察单个分子及其在膜中的运动。只有中子才能提供这些多尺度、多长度和多时间尺度的结果。”
该团队在SNS和高通量同位素反应堆（HFIR）上使用五种不同的仪器进行了宽角和小角中子散射衍射和光谱学实验，包括中子自旋回波光谱仪（NSE）和后向散射光谱仪（BASIS），以及在SNS和生物小角中子散射仪（BIO-SANS）、扩展q范围小角中子散射衍射仪（EQ-SANS）和广角中子衍射仪，或HFIR的WAND2。ORNL的SNS和HFIR为研究人员在单一位置提供了广泛的互补中子散射技术。
“我认为这是这项研究的一个美妙之处，”SNS的中子散射科学家Gergely Nagy说。“我们能够使用几种不同的技术从不同的互补角度研究材料。”
中子衍射和小角中子散射都是用于研究材料结构的技术，只是在不同的尺度上。中子衍射在原子和分子水平上观察样品，而小角中子散射则使研究人员能够观察样品中更大的纳米级结构。
SNS的中子散射科学家Piotr Zolnierczuk表示：“中子自旋回波技术是唯一能够让我们提取膜的机械特性的技术。没有其他方法可以提供如此精确的能量分辨率。”
研究小组使用了大量的参考数据，包括几十种不同的膜、添加剂和胆固醇。他们发现麦角甾醇对脂质的影响与他们之前见过的任何东西都不同，因为它改变了其他脂质分子的运动方式。
深入了解麦角甾醇和胆固醇之间的差异对于证明并非所有甾醇都具有相同的行为至关重要。未来的研究可能会为麦角甾醇在膜中的独特相互作用提供更多线索。这一基本认识将有助于开发对抗真菌感染的新方法。
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希望本篇文章《研究真菌的“薄弱环节”，以对抗全球致命真菌感染的上升》能对你有所帮助！
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