细胞分裂，一个变两个，看似简单而奥妙无穷的生命过程。在开始分裂的那一刹那，是什么力量让细胞产生“凹陷”，进而一分为二？
    
    浙江大学生命科学研究院叶升课题组找到了其中的答案，这一研究也将为广谱抗生素的研发提供依据。7月26日，题为《FtsZ原丝纤维通过轴转机制而产生分裂力》的相关研究论文在美国《科学》杂志刊登，第一作者是浙大生命科学研究院的博士生李颖。
    
    浙大课题组研究人员介绍说，细胞分裂时，母细胞中间会先产生一层隔膜，1991年，科学家发现了组成这层隔膜的关键蛋白，把它命名为FtsZ。当细胞分裂发生时，许多个FtsZ蛋白首尾相连形成原丝纤维，这些原丝纤维再相互组合，如同项链，形成一个在细胞中部围绕细胞的环状结构，科学家们称它为“收缩之环”，也叫Z环。在Z环收缩之力的“驱动”下，母细胞向内凹陷，进而一分为二成为两个子细胞。
    
    收缩之力来自哪里？这个问题，科学界一直有争议。浙大课题组的科研人员介绍说，如果我们在头发丝的六万分之一的尺度下观察细胞的Z环，就会看到它们主要是由FtsZ蛋白结合GTP（鸟嘌呤三核苷酸磷酸）形成的原丝纤维组成，当细胞发生分裂，GTP会分解成为GDP（鸟嘌呤二核苷酸磷酸），并释放化学能。2008年，一项刊登在《科学》杂志上的研究结束了持续多年的争议，研究指出，正是FtsZ蛋白，将GTP水解过程中产生的化学能转化为了机械能。但是，这一转换究竟如何实现，几年来一直没有人能够解释。
    
    “如果能解析到FtsZ蛋白原丝纤维的三维结构，其中的机制就能真相大白。”浙江大学生命科学研究院教授叶升多年来从事结构生物学的研究，在他眼中，一个个蛋白质，就是一部部大自然神秘的生物分子机器，他的研究，就是要“打开”机器，通过分析机器的结构来解释机器的功能。
    
    “每个细胞都是一个物质、能量与信息过程精巧结合的综合体，即使是最简单的细胞，也远比迄今人类设计出的任何计算机控制的智能机器更为精巧。”叶升课题组的目标就是摸透这部细胞里的“发动机”的工作原理。5年来，有一个科学信念支持着课题组：“大自然是不会轻易浪费一点能量的。”
    
    最终，叶升课题组成功得到了FtsZ蛋白的三维结构图，第一次看到了这样的景象：GTP水解后，FtsZ蛋白原丝纤维发生了50度的弯曲。这个相对弯曲提供了细胞膜内陷的“原始动力”，进而引发整个Z环向内收缩。
    
    “我们从结构生物学角度，更精确地理解了细胞分裂机制，回应并进一步解析了2008年《科学》杂志提出的观点。”叶升说，这一研究为研究新的广谱抗菌药物提供了直接的结构信息。下一步，课题组将以FtsZ蛋白以及Z环为靶标，进行肺结核病的分子药物设计。“我们可以通过抑制FtsZ从而达到抑制细菌分裂的目的。”
    
    （2013-08-02）