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      原核轉(zhuǎn)運蛋白有效地轉(zhuǎn)運左撇子和右撇子天冬氨酸
      
			
      
				2019-04-27 14:38:45
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      許多生物分子有兩個版本，彼此的鏡像，如左手和右手。細(xì)胞通常使用左手形式的氨基酸來產(chǎn)生蛋白質(zhì)，并且認(rèn)為攝取機制共享這種偏好。格羅寧根大學(xué)的科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)證明，原核轉(zhuǎn)運蛋白能夠以相同的效率運輸兩種版本的天冬氨酸氨基酸。運輸車結(jié)構(gòu)的詳細(xì)分析說明了為什么會這樣。結(jié)果于4月24日發(fā)表在eLife雜志上。
      

      原核轉(zhuǎn)運蛋白有效地轉(zhuǎn)運左撇子和右撇子天冬氨酸
      

      一個多世紀(jì)以來，人們都知道生活的“用手”。許多有機分子以兩種形式生產(chǎn)，它們具有相同的化學(xué)式和原子之間的連通性，但在結(jié)構(gòu)上是彼此的鏡像。在進(jìn)化過程中，已經(jīng)為一些分子選擇了左手版本(L)，而對于其他分子，使用了鏡像(D)。這是藥物制造中的問題，其中有時只有一種形式有效而另一種形式可能引起嚴(yán)重的副作用。
      

      反對期望
      

      “生物有機體在生產(chǎn)蛋白質(zhì)時使用L-氨基酸，但它們偶爾會使用D-氨基酸，例如在細(xì)菌細(xì)胞壁中，”格羅寧根大學(xué)生物化學(xué)教授Dirk Slotboom解釋道。哺乳動物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有用于神經(jīng)遞質(zhì)L-谷氨酸的轉(zhuǎn)運蛋白，其也可以轉(zhuǎn)運氨基酸天冬氨酸。“結(jié)果證明L-天冬氨酸和天冬氨酸都存在。”
      

      這違背了預(yù)期。由于L-氨基酸是功能活性化合物，因此運輸?shù)鞍變H選擇一個“手”是有意義的。Slotboom：'這是由于結(jié)構(gòu)上的差異。轉(zhuǎn)運蛋白的識別需要分子的結(jié)構(gòu)適合結(jié)合位點。正如無法將左手放入右手手套一樣，D-氨基酸與已經(jīng)進(jìn)化為接受L-氨基酸的轉(zhuǎn)運蛋白的結(jié)合是不可能的。
      

      親和
      

      到目前為止，還沒有進(jìn)行過真正的機械或結(jié)構(gòu)研究來解釋為什么來自中樞神經(jīng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)運體似乎無視這種邏輯。因此，Slotboom和他的同事Albert Guskov，助理教授兼生物分子X射線晶體學(xué)實驗室負(fù)責(zé)人決定解決這個問題。他們的博士后研究員Valentina Arkhipova對轉(zhuǎn)運蛋白進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析，同時獲得了博士學(xué)位。學(xué)生Gianluca Trinco進(jìn)行了功能研究。對于他們的實驗，他們使用在微生物中發(fā)現(xiàn)的同源轉(zhuǎn)運蛋白，其具有與哺乳動物轉(zhuǎn)運蛋白幾乎相同的結(jié)合位點。
      

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      Trinco發(fā)現(xiàn)L-天冬氨酸和D-天冬氨酸以相同的方式運輸，由三種鈉離子的轉(zhuǎn)運提供動力。“此外，兩種底物的親和力也相似，”他說。Arkhipova研究了結(jié)合位點的結(jié)構(gòu)，其中連接有L-或D-天冬氨酸。她觀察到D-天冬氨酸的結(jié)構(gòu)只有輕微的重排：'關(guān)鍵是有足夠的空間讓幾何上不同的D-天冬氨酸結(jié)合。綁定網(wǎng)站不像手套，但更像是手套。
      

      神經(jīng)遞質(zhì)
      

      在微生物中，蛋白質(zhì)僅運輸天冬氨酸，這些細(xì)胞可用于構(gòu)建蛋白質(zhì)，也可用作燃料或氮源。在哺乳動物中，同源蛋白質(zhì)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)運谷氨酸，其中氨基酸用作神經(jīng)遞質(zhì)。轉(zhuǎn)運蛋白從突觸間隙中去除L-谷氨酸，這是神經(jīng)沖動傳遞給另一個神經(jīng)元的部分。
      

      有跡象表明天冬氨酸也可以作為神經(jīng)遞質(zhì)。“如果是這種情況，那么L-和D-天冬氨酸都可能起到這種作用，”Slotboom說。'兩種天冬氨酸的親和力都很高。這可能指向一個特定的功能，并表明D-天冬氨酸也用于某些東西。有趣的是，轉(zhuǎn)運蛋白不接受D-谷氨酸。同樣，這似乎是一個空間問題：與天冬氨酸相比，谷氨酸具有額外的亞甲基。'在D-谷氨酸中，亞甲基可能會引起與結(jié)合位點的沖突。它不適合，甚至不適用于手套。
      
			

			
        
      
			
      
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