美国能源部橡树岭国家实验室的一组科学家进行了中子散射研究，揭示了有关真菌细胞膜的关键信息，这可能有助于开发新的抗真菌治疗方法。

研究真菌的薄弱环节以对抗全球致命真菌感染的增加

近年来，真菌感染病例数量缓慢但稳定地增加。根据奥地利格拉茨大学分子生物科学研究所科学家进行的一项研究，严重真菌感染的增加导致全球每年有超过1.5亿例病例，近170万人死亡。

ORNL团队重点研究了真菌中发现的一种脂质(脂肪)麦角固醇。麦角固醇与动物细胞中发现的胆固醇类似，但研究较少。

脂质构成了细胞膜的大部分基本结构，细胞膜主要由双层脂质壁(称为脂质双层)组成。除其他功能外，麦角固醇和胆固醇有助于使细胞膜更加稳定和灵活。更多地了解两者之间的差异可以增加对如何对抗真菌感染的理解。

“与胆固醇相比，对麦角固醇的研究少得多，但许多人认为这些固醇的作用相同，”橡树岭国家实验室第二靶站项目(旨在升级散裂中子源，简称SNS)的研究员ShuoQian说道。“这项研究向我们表明，麦角固醇需要专门的研究。更好地了解真菌的这一重要方面有助于了解如何对抗真菌感染。”

钱教授解释说，真菌感染对老年人和免疫系统较弱的人尤其有害，不幸的是，这些感染在世界范围内呈上升趋势。钱教授和他的团队注意到，市场上缺乏有效且无毒的抗真菌药物，而且人们对真菌的许多方面的基本了解有限，因此决定在真菌细胞膜内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，研究小组研究了一种能准确代表真菌膜的膜模型。这一策略使他们能够更好地分离和观察麦角固醇如何比胆固醇嵌入得更深，并导致膜增厚明显减少。他们的研究结果表明，麦角固醇与膜的相互作用与胆固醇相比存在明显差异。

钱教授表示，研究小组的发现只有利用中子才能获得：“中子技术使我们能够观察单个分子以及它们如何在膜中移动。只有中子才能为我们提供这些多尺度、多长度和多时间尺度的结果。”

研究团队使用SNS和高通量同位素反应堆(HFIR)的五种不同仪器进行了广角和小角中子散射衍射和光谱实验，包括SNS的中子自旋回波光谱仪(NSE)和背散射光谱仪(BASIS)，以及HFIR的生物小角中子散射(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(WAND2)。ORNL的SNS和HFIR为研究人员提供了单一位置的各种互补中子散射技术。

“我认为这是这项研究的精彩之处之一，”SNS的中子散射科学家GergelyNagy说道。“我们能够使用几种不同的技术从各种互补的角度研究这种材料。”

中子衍射和小角度中子散射都是用于研究材料结构的技术，只是尺度不同。中子衍射在原子和分子水平上观察样品，而小角度中子散射则允许研究人员观察样品中更大的纳米级结构。

“中子自旋回波技术是唯一一种能够让我们提取膜的机械特性的技术，”SNS的中子散射科学家PiotrZolnierczuk说道。“没有其他方法可以提供正确的能量分辨率。”

研究团队使用了大量参考数据，包括几十种不同的膜、添加剂和胆固醇。他们发现麦角固醇对脂质的影响与他们以前所见的有所不同，因为它改变了其他脂质分子的运动。

进一步了解麦角固醇和胆固醇之间的差异对于证明并非所有固醇都具有相同的行为至关重要。未来对这一主题的研究可能会提供更多关于麦角固醇在膜中的独特相互作用的线索。这一基本理解将有助于开发对抗真菌感染的新方法。