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具有前所未有折叠能力的蛋白质可帮助细菌摄取

发布日期:2020-09-15 09:37

  由日本奈良科学技术大学(NAIST)的研究人员领导的一项新研究发表在《科学进展》上,报告了YeeE的晶体结构。YeeE是一种膜蛋白,可使细菌从环境中吸收硫代硫酸盐以合成L。 -半胱氨酸。该结构表明,YeeE具有独特的沙漏形状,形成了复杂的吸收机制,提供了可大大降低工业中半胱氨酸生产成本的基本信息。

  大多数人都知道水是由氢和氧原子组成的,而碳化合物则存在于地球上的所有生命中。但是,其他元素(如硫)对于生命也是必不可少的,基于硫的分子(如L-半胱氨酸)对于我们的许多蛋白质都是必不可少的。L-半胱氨酸在商业上也很重要,因为它被食品,化妆品和制药行业大量使用。

  “自然界中,L-半胱氨酸是由收集土壤中无机硫的微生物产生的。如果可以显着改善微生物对L-半胱氨酸的分泌和生产效率,那么该方法将优于现有方法,例如在生产中谷氨酸棒杆菌可以检测谷氨酸。”结构生物学专家NAIST教授Tomoya Tsukazaki说。

  细菌可以吸收环境中的硫酸根离子和硫代硫酸根离子,从而合成L-半胱氨酸。由于较少的化学反应步骤,由硫代硫酸盐合成的效率较高。为了检查哪些蛋白质对硫代硫酸盐的摄取至关重要,研究人员进行了一系列遗传研究,发现了YeeE。

  为了了解YeeE在运输过程中的物理形态,研究人员发现了YeeE的晶体结构,该结构揭示出前所未有的折叠形式,形成了沙漏形。

  研究的第一作者田中芳树博士解释说:“ YeeE的内表面和外表面都向中心凹进。我们认为这种形状对于引发吸收和传导硫代硫酸盐至关重要。”

  分子动力学模拟表明,摄取是通过使硫代硫酸根离子通过YeeE 结构中的三个关键位点而发生的。在模型中,第一个位点将硫代硫酸根离子吸引到带正电的表面上。然后,使用SHS型氢键,YeeE将离子传递至其他两个位点,再传递至细胞质,而自身不会发生任何重大构象变化。

  他说:“与具有面向内和面向外结构或使用摇摆束运动的运输机相比,运动少得多。YeeE的结构设计并非使用其他机制。”

  Tsukazaki补充说,新机制将我们对营养物质运输的知识扩展到一个细胞中,该知识可以用于工业目的。

  他说:“对YeeE转运蛋白家族知之甚少。百家乐技巧通过对摄取结构和遗传修饰的更多研究,我们可能能够人为设计超级YeeE,从而通过高硫代硫酸盐摄取提高L-半胱氨酸的生产率。”说。