格罗宁根大学 ABC转运蛋白OpuA的结构由五种构象状态决定
OpuA将底物(红色)从受体(蓝色)转移到转运结构域(绿色)的构象如图所示
膜的支架显示为黄色，使用ATP驱动运输的马达单元显示为橙色
冷冻电磁模型(使用相同的颜色代码)从两个不同的角度显示在漫画下面
学分:格罗宁根大学膜酶学小组 环境中高浓度的盐或糖会使微生物脱水并阻止它们生长
为了应对这种情况，细菌可以增加其内部溶质浓度
格罗宁根大学的科学家阐明了一种转运蛋白OpuA的结构，这种蛋白进口甜菜碱来对抗渗透胁迫
该蛋白属于众所周知的ABC转运蛋白家族，但它具有独特的结构和工作机制
研究结果发表在11月18日的《科学进展》上
食品防腐剂的设计目的是让微生物难以生存
盐和糖是众所周知的防腐剂；它们将电解质浓度提高到超过细菌内部的浓度
结果是水从这些细菌中流出，直到浓度大致相等，留下无法再生长的皱缩细胞
美国广播公司运输机 格罗宁根大学生物化学教授伯特·普尔曼说:“然而，一些细菌已经进化出对这种防腐剂的防御能力。”
大约20年前，一个食品生产商要求他想办法打败这些防御
这导致了OpuA的发现，OPua是一种由脱水引发的运输蛋白，通过输入一种叫做甘氨酸甜菜碱的物质来作出反应
“这增加了细胞内的渗透压浓度，而不损害蛋白质的结构
其结果是细胞吸收更多的水分，并开始再次生长，”普尔曼解释说
OpuA属于一类众所周知的被称为ABC(三磷酸腺苷结合盒)转运蛋白的蛋白质
这个蛋白质家族是生物学中已知的最大的家族之一
人类有大约50个这样的转运蛋白，一些植物有数百个，细菌有介于两者之间的数量
OpuA是特殊的，因为它可以大量进口甜菜碱，导致非常高的内部渗透压浓度
这就是为什么普尔曼很想知道它是如何工作的
“从那时起，我就断断续续地研究这个问题
" 突破 问题是阐明蛋白质的结构
直到几年前，标准的方法是从蛋白质中生长晶体，并使用x光衍射对其进行研究
从嵌入细胞膜的蛋白质中生长晶体是非常困难的，对于OpuA来说，这是不可能的
基于氨基酸序列和其他ABC转运蛋白的结构，科学家编制了一个结构模型，但这不能解释OpuA的功能
这一突破是随着低温电子显微镜的引入，以及博士的工作而出现的
D
学生亨德里克·西克马与格罗宁根大学研究小组合作，担任低温电磁助理教授克里斯蒂娜·保利诺
在非常低的温度下，在电子显微镜下扫描大量的单个蛋白质，然后将所有的图像结合起来以提供结构的直接视图
结果显示不是一个而是五个不同的结构
普尔曼解释说:“蛋白质是一种动态结构，因为它会改变构象以适应功能，但不同的部分也会自行振动。”
“这意味着一种蛋白质存在于许多不同的结构中
你不能在如此多样的环境中生长水晶
" 美丽的 冷冻电镜研究得出的第一个结论是，他们认为自己所知道的关于骨桥蛋白结构的大部分都是不正确的
“例如，我们认为位于细胞膜内侧的部分位于外侧
“根据普尔曼的说法，真实的结构很美
第二个结论是环磷酸腺苷在一定程度上受环磷酸腺苷的调节，环磷酸腺苷是最近才发现的第二种信使分子
“这种蛋白质主要对离子强度做出反应，离子强度随渗透胁迫而变化，但它使用环状二磷酸腺苷作为第二制动器，完全停止输入甘氨酸甜菜碱，防止细胞在非胁迫条件下爆炸
" OpuA蛋白的离子强度传感器带正电荷，而膜带负电荷
当水从细胞中抽出时，盐(如氯化钾)的浓度会增加
“这破坏了离子强度传感器与膜的相互作用，从而激活了泵送机制
一旦甜菜碱的浓度高到足以使细胞膨胀到正常的比例，蛋白质-膜的相互作用就正常化了
“然而，泵并没有完全关闭，所以它继续进口一些甜菜碱
这将增加电池内部的压力，最终导致电池爆裂
“这就是为什么循环二氨用于完全关闭泵
该论文描述了不同的结构，并提供了转运蛋白的功能数据
这种结合让我们对OpuA的工作有了很好的了解:这是一个令普尔曼满意的结果
“正是二十年研究的积累，才产生了七八个博士
D
论文
“研究结果表明，细菌对防腐剂(如盐或糖)的抵抗力是如何被克服的
“此外，我们是一个试图建造合成细胞的财团的成员
OpuA是设计的重要组成部分；它是用来调节细胞内部压力的
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
