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      船形膜蛋白為在細胞膜中工作提供了新穎的解決方案
      
			
      
				2019-06-06 09:49:10
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      圣猶達兒童研究醫(yī)院的科學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新型結構，可以幫助酶通過像細胞膜表面的船一樣擺動來解決具有挑戰(zhàn)性的生物學問題。這一發(fā)現(xiàn)提供了生命在分子水平上如何運作以及未來可能的抗生素新目標的一瞥。
      

      船形膜蛋白為在細胞膜中工作提供了新穎的解決方案
      

      該研究本周作為Nature Structural and Molecular Biology的在線出版物出版。該研究的重點是一系列膜蛋白，這些蛋白質(zhì)存在于最簡單到最復雜的生命形式中。
      

      研究人員知道這種蛋白質(zhì)，稱為溶血磷脂酸?；D移酶或細菌中的PlsC，對于組裝作為細胞膜主要成分的磷脂分子至關重要?？茖W家們也知道酶在生產(chǎn)過程中的作用是將一個分子從親水的(親水的)細胞質(zhì)中附著到膜中富含油脂(疏水)的不完全磷脂中。在這項研究中，研究人員確定了PlsC如何完成這一壯舉。
      

      “我們都知道石油和水不會混合?？茖W家們已經(jīng)被這個酶系列如何彌合這種鴻溝所困擾，”圣猶達傳染病部門成員Charles Rock說。他和圣喬德結構生物學系的成員Stephen White，D.Phil。領導了這項研究，并且是該研究的共同對應作者。懷特說：“其他研究人員試圖根據(jù)現(xiàn)有的跨膜蛋白結構對該過程進行建模，這些模型對于這項任務沒有意義。”
      

      為了解酶的成功，懷特和他的結構生物學同事從一種生活在高溫下的細菌中結晶出一種熱穩(wěn)定的PlsC。蛋白質(zhì)結構 - 來自實驗室實驗和分子動力學模擬的證據(jù)支持 - 引導研究人員采用該解決方案。
      

      “事實證明，大自然設計了一個非常聰明的'船'，解決了這個問題的拓撲問題，可能還有成千上萬的其他類似蛋白質(zhì)，”洛克說。“這種蛋白質(zhì)看起來像我們以前看不到的東西;但是包括人類在內(nèi)的每一種生物體都含有這些蛋白質(zhì)。”
      

      跨膜蛋白通常穿過膜并在膜的任一側延伸。通過研究構成PlsC的氨基酸并評估其他線索，St。Jude研究人員確定PlsC不能采用這種結構。相反，PlsC晶體結構顯示出一種船狀分子，其在磷脂雙層的表面上航行而不是延伸穿過膜。
      

      與船舶的穩(wěn)定龍骨一樣，研究人員報告稱，PlsC具有延伸到細胞膜內(nèi)部的疏水部分。這將酶錨定在膜中，使PlsC直接進入其部分完成的磷脂底物并產(chǎn)生用于細胞膜生長的成熟磷脂。PlsC還具有親水性片段，其延伸到胞質(zhì)溶膠中以進入水溶性底物。
      

      通過突變PlsC，研究人員證實了蛋白質(zhì)是如何錨定在細胞膜中的，并且從細胞質(zhì)中選擇了正確的?；?。
      

      “不同的細菌使用不同的?；渷砜刂颇さ膭討B(tài)，”懷特說。“在原子水平上，蛋白質(zhì)結構產(chǎn)生兩條隧道，作為兩個底物在化學魔法發(fā)生的PlsC活性位點相遇的通道。一個底物從膜進入第一個通道，可溶性?；鶑牧硪欢送？吭诘诙l隧道里。“
      

      通過改變細菌PlsC以改變第二個隧道的長度，研究人員表明其長度精確地確定了選擇哪個?；糜诜磻?。“隧道的作用就像一把尺子，選擇適合隧道的正確?；?，以創(chuàng)造所需的膜特性，”洛克說。
      

      在St. Jude超級計算機上運行的分子動力學模擬證實了研究人員關于PlsC如何發(fā)揮作用并履行其作用的假設。“這種結構提供了一種以前從未見過的建筑解決方案，并且通過類似蛋白質(zhì)的微小變化用于催化細胞膜內(nèi)的各種生化反應，”Rock說。
      
			

			
        
      
			
      
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