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結構生物化學/Eizabeth Neufeld

來自華夏公益教科書

Elizabeth Neufeld

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Elizabeth Neufeld 是一位遺傳學家,其工作主要集中在粘多糖上。她主要的成就包括意外地發現了生物缺陷的修正方法,這些方法導致了針對代謝疾病的治療方法,以及 Sanfilippo 綜合徵和阿爾茨海默病之間可能存在的聯絡。

早年生活

Elizabeth Neufeld 出生於巴黎,但於 1940 年搬到了紐約。她曾在聖女貞德初中上學,後來又就讀於亨特高中。她最喜歡的科目是拉丁語,她在高中首次接觸生物學。她曾在皇后區社群學院就讀,並選修了幾乎所有可供選擇的理科課程。不久之後,她在緬因州巴港的傑克遜實驗室獲得了一個職位,並擔任 Elizabeth (Tibby) Russel 的助理。Russel 是一位小鼠遺傳學家,她將 Neufeld 分配到研究小鼠品系中血細胞的可變性。她還參與了 W 位點處的小鼠突變體研究,這些突變體嚴重損害了造血作用。她在羅切斯特大學開始攻讀研究生,但在父親去世後一年離開。之後,她在德布羅意物理化學研究所做志願者。她在麥考倫-普拉特研究所被聘為技術員,研究吡啶核苷酸轉氫酶,這是一種從假單胞菌和牛心分離出來的酶,其機制尚不清楚。她要求 Kaplan 教授成為他的研究生,但他拒絕了,並說“女性在研究生院不快樂”。Kaplan 建議她去加州大學伯克利分校的 W.Z. Hassid 那裡,他的朋友就在那裡。

加州大學伯克利分校

Neufeld 被加州大學伯克利分校錄取為學生,並研究澱粉和糖原。她在研究催化將 1-磷酸葡萄糖轉移到引物直鏈澱粉和糖原的外側分支的機制時,發現了一個悖論。該反應的產物被稱為直鏈澱粉,因為它與天然直鏈澱粉與碘混合時呈現的藍色相似。她反應的悖論是,該產物比預期短,但仍然發出藍色。造成這種情況的原因是,該產物被錯誤地命名為直鏈澱粉和天然直鏈澱粉。人們認為它們是同一物質,但實際上卻有所不同。透過她的研究,她獲得了博士學位。

伯克利之後

離開伯克利後,Neufeld 加入了 Daniel Mazias 的實驗室,研究海膽卵。她的任務是驗證受精卵的迴圈是否與非蛋白質巰基的細胞濃度變化有關。事實上,她沒有發現任何變化,於是離開這個實驗室加入了 Victor Ginsburg。他們共同發現了催化綠豆提取物中 UDP 糖合成的焦磷酸化酶和磷酸酶。不久之後,Neufeld 開始與 David Feingold 合作,他們共同合成了對植物細胞壁至關重要的聚合物。他們發現,當植物受傷時,它們會產生胼胝質。他們還研究了其他一些反應,例如 UDP 脫羧基化生成 UDP-木糖和 UDP 差向異構化為 UDP-半乳糖醛酸,這些反應被認為是複雜細胞壁聚合物的前體。這段時間是她生命中最快樂的時光之一。

Hurler 綜合徵和 Hunter 綜合徵

Hurler 綜合徵和 Hunter 綜合徵都是代謝疾病,其中粘多糖的降解受到抑制。來自 Hurler 細胞的成纖維細胞與 Hunter 細胞的成纖維細胞相似。患有這些疾病的細胞中粘多糖大量湧入,人們最初認為粘多糖是過度合成的。經測試,Hurler 和 Hunter 細胞中的放射性持續線性增加,而正常細胞在 4 小時後趨於平穩。這證明了之前關於這些綜合徵是溶酶體疾病的理論。但不久後,他們意外地發現瞭如何在培養環境中糾正這些疾病。在分析 Hurler 和 Hunter 細胞時,他們意外地將兩種細胞混合在一起並進行培養。經測試,混合培養顯示正常細胞的正常化,並且在 4 小時後沒有線性增加。然後,他們故意混合了 Hunter-Hurler、Hunter-正常和 Hurler-正常,令他們驚訝的是,所有這些細胞都顯示出正常的細胞模式。這引發了這樣一種想法,即如果可以在培養環境中修正粘多糖代謝,那麼就可以開發出治療這些疾病患者的療法。這些細胞彼此分泌修正因子。如果培養物自行糾正,那麼就認為這些細胞具有不同的基因型;如果這些細胞沒有糾正,那麼就認為它們具有相同的基因型。這也表明,β-葡萄糖醛酸酶缺陷細胞中的粘多糖積累可以透過新增 β-葡萄糖醛酸酶來修復。這後來被稱為 Sly 綜合徵,有助於支援修正因子假說,即 Hurler 綜合徵和 Hunter 綜合徵是缺乏缺陷細胞中未在發現時已知的溶酶體酶。很快人們發現,Hurler 患者缺乏 α-L-艾杜糖醛酸酶活性,透過攝取苯基-α-L-艾杜糖醛酸酶可以進行糾正。儘管情況看起來很樂觀,但並非所有攝取都是修正性的。這表明該酶上存在特定的結構元件,這些元件是攝取所必需的。

甘露糖-6-磷酸和 α-L-艾杜糖醛酸酶缺乏症的治療方法

Neufeld 分析了 β-己糖胺酶,以尋找攝取結構,但另一位科學家捷足先登,發現了 β-葡萄糖醛酸酶結構的攝取為甘露糖-6-磷酸。這種修飾以前在哺乳動物細胞中是未知的。很快,人們發現了犬類模型,治療的機會看起來很光明。他們使用犬類和人類 cDNA 在中國倉鼠卵巢細胞上生產重組 DNA。這些細胞分泌甘露糖-6-磷酸訊號,並且在培養的成纖維細胞中具有很高的修正作用。該酶在清除許多器官中的糖胺聚糖方面非常有效,並且具有短期和長期作用。重組 α-L-艾杜糖醛酸酶被用於治療 α-L-艾杜糖醛酸酶缺乏症,並很快獲得 FDA 批准。FDA 還批准了甘露糖-6-磷酸修正系統用於治療 Hunter 綜合徵和 Maroteaux-Lamy 綜合徵。這些療法看起來很光明,但存在一些問題。首先,並非所有組織都能被這些酶同樣有效地修正。此外,中樞神經系統不會對注射的酶做出反應,因為血腦屏障阻止了酶進入大腦。解決血腦屏障問題的方案是使用造血幹細胞。如果在生命早期進行治療,這些幹細胞有助於維持患有嚴重 Hurler 綜合徵患者的心理發育。該治療是使用單核細胞/巨噬細胞譜系的細胞進行的,因為這些細胞可以穿過血腦屏障。人們認為這些細胞透過分泌 α-L-艾杜糖醛酸酶或用健康的微膠質細胞替代有缺陷的微膠質細胞來糾正神經元。

Neufeld 和 Sanfilippo 綜合徵

Sanfilippo 綜合徵也是一種粘多糖儲存病,會引起大腦的症狀。Sanfilippo 綜合徵有四種類型,Neufeld 研究的是 B 型,因為它的酶 α-N-乙醯葡萄糖胺酶最容易分析和純化。他們使用小鼠模型,並發現了一些奇怪的事情。他們發現受影響的小鼠的 mRNA 溶菌酶比正常小鼠高 6 倍。這種溶菌酶與需要磷酸化的 tau 蛋白相似。在磷酸化過程中,溶菌酶蛋白被過度磷酸化,並表現出與阿爾茨海默病患者中發現的過度磷酸化 tau 相似的特徵。當使用抗體時,溶菌酶的染色與過度磷酸化的 tau 蛋白相似。她意外地發現了 Sanfilippo 綜合徵和阿爾茨海默病之間的聯絡,併為兩種疾病的潛在療法打開了大門。Spador (討論貢獻) 2011 年 11 月 17 日 03:17 (UTC)

資訊來自"從偶然發現到治療".

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