第28种对人类生命至关重要的元素 – 溴

长期以来人们认为,有27种化学元素对人类生命至关重要。现在,又发现了第28种——溴元素。在发表于6月5日《细胞》(Cell)杂志上的一篇研究论文中,来自范德堡大学的研究人员第一次确定了在宇宙92种自然存在的化学元素中,溴是对从原始海洋生物到人类所有动物组织发育至关重要的第28种元素。“没有溴,就不会有任何的动物存在。这就是我们的研究发现,”论文的资深作者、医学教授Billy Hudson博士说。

http://static.cnbetacdn.com/newsimg/2014/0607/25_1jABc7b7Q.jpg_w600.jpg在共同第一作者Scott McCall、Christopher Cummings博士以及Gautam (Jay) Bhave博士的领导下,研究人员证实当从果蝇的饮食中除去溴时会导致它们死亡,而恢复供给溴果蝇则可存活下来。

这一研究发现对于人类疾病具有重要的意义。“研究证实多组患者存在溴缺乏,”McCall博士说。例如,补充溴有可能改善透析或是为全胃肠外营养(TPN)患者的健康。

这一研究报告是这一范德堡大学研究小组取得的一系列里程碑式研究论文中最新的一篇,其有助于阐明IV型胶原支架是如何支持所有组织的基底膜,包括肾脏过滤元件的。

Hudson说,这一关于溴的研究发现其基础可以追溯至30年前他还在堪萨斯大学医学院时。

在上世纪80年代中期,由于对两种罕见的肾病感到好奇,促使他发现了两个从前未知的蛋白质,就像支撑桥梁的缆索一样它们相互缠绕形成了三螺旋IV型胶原分子。当这些缆索发生缺陷或受损时就会导致疾病发生。

2002年,Hudson来到了范德堡大学。

在2009年时,医学助理教授Roberto Vanacore博士领导同事们在《科学》(Science)杂志上报告称,发现了硫原子和氮原子之间存在一种新型的硫亚胺键(sulfilimine bond),其就像“挂钩”一样将IV型胶原分子连接在一起,为细胞形成支架。

硫亚胺键缺陷会引发罕见的自身免疫疾病肺出血肾炎综合征(Goodpasture’s syndrome)。这一疾病是以范德堡大学的已故病理学家和前医学院院长dean Ernest Goodpasture命名,Goodpasture因对疫苗开发所做的贡献为世人所知。

这一研究发现引出了一个简单的问题:这种键是如何形成的?

2012年,Bhave、Cummings和Vanacore领导了这一研究,找到了答案——过氧蛋白(peroxidasin)

保守存在于整个动物王国中,过氧蛋白有可能在疾病中发挥了作用。该酶过度活化有可能导致了IV型胶原过度沉积以及基底膜增厚,损害肾脏功能,他们将这一研究发现报告在《自然化学生物学》(Nature Chemical Biology)杂志上。

在当前的研究中,科学家们证实溴离子作为“辅因子”发挥了独特和重要的作用,使得过氧蛋白形成了硫亚胺键。

他们报告说:“因此,化学元素溴对动物发育和组织结构至关重要。”

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