代尔夫特理工大学 信用:TU Delft 铜对我们身体的许多过程都很重要
它支持红细胞的产生，新陈代谢，结缔组织和骨骼的形成，以及其他
众所周知，铜在癌症、糖尿病和阿尔茨海默病等疾病中也发挥作用
不幸的是，我们还不知道这一作用意味着什么
代尔夫特理工大学和波兰科学院的研究人员现在发现了这个难题的一个新部分
为了能够工作，铜与细胞中不同类型的蛋白质结合
虽然在此过程中形成的复合物本身无害，但在结合过程中会出现暂时的“中间形式”，这可能导致细胞损伤
这项研究的结果已经发表在《天使化学》杂志上
一个普通人每天摄入大约2到5毫克的铜
例如，它存在于肉、鱼和坚果中
人体吸收了这几毫克铜的三分之一，其余的被排出体外
在体内，铜只能以两种离子存在:铜1+和铜2+
铜1+对细胞有害
“它能与氧气反应，形成所谓的活性氧物种，”代尔夫特理工大学的研究负责人彼得-莱昂·哈格多恩说
“这些是不稳定的分子，对细胞非常有害
“另一种离子铜2+不与氧发生有害反应，而是与不同类型的蛋白质结合
由此产生的复合物，即含有少量铜的蛋白质，执行重要的细胞任务
然而，铜2+可以与电池中的其他物质反应，产生危险的铜1+
冷冻板 因此，铜离子本身对细胞并没有特别大的危害
一旦它结合了一种蛋白质，它是稳定的，不代表威胁
然而，正如研究人员从其他研究中所知，在铜2+自身结合的蛋白质复合物的存在下，活性氧物种似乎确实形成了
到目前为止，还不清楚这怎么可能
“在我的团队中，我们对蛋白质中的金属非常感兴趣，”哈格多恩说
“我们想弄清楚在这些含有铜离子的稳定复合物存在的情况下，细胞中活性氧是如何形成的
" 研究人员将注意力集中在铜离子与一小片蛋白质结合的瞬间
“我们称这样一段蛋白质为基序，铜结合的基序仅由三个氨基酸组成，”哈格多恩解释道
“在我们的实验室中，我们能够将铜离子与这些蛋白质基序快速混合
然后我们在不同的时间点冷冻样本，以闪电般的速度将它们射向一块冰冷的盘子
利用电子顺磁共振，我们能够看到复合物是如何随时间变化的
使用这种技术，可以测量铜离子中不成对电子的磁性，这样当离子的化学环境发生变化时，你就可以立即检测到
" 一步一步 研究表明，铜不会立刻附着在蛋白质上，而是一步一步地结合在一起——更确切地说，是一个氨基酸一个氨基酸地结合在一起
“在这个过程中，产生了暂时的中间形式，其存在是我们以前不知道的，”哈格多恩说
这些中间形式不会存活很久:只有大约十分之一秒
之后，铜完全结合到基序上，复合物是稳定的
但是在它们存在的短时间内，新发现的中间体形式可以与氧气反应
这会导致活性氧的产生，这种物质对细胞非常有害，我们在日常生活中用抗氧化剂来对抗
研究人员还怀疑中间形式在其他与铜相关的过程中起作用，例如铜穿过细胞膜的运输
这些结果增加了对电池中铜的行为的基本理解
新发现的中间形式及其引起的反应可能在疾病的发展中起作用
但这是否真的是这样还没有确定
哈格登说，“我们现在知道这些反应中间形式的存在
它们在细胞中的确切作用，以及它们是否确实是某些疾病的根源，必须进一步研究
"
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