结构生物学领域最新研究进展
2019年10月28日 讯 /生物谷BIOON/ --本期为大家带来的是结构生物学领域的最新研究进展盘点,希望读者朋友们能够喜欢。
1. eLife:单突变严重影响细菌转运蛋白的结构与功能
DOI: 10.7554/eLife.48909
最近,在《eLife》杂志上发表的一项新研究发现,通过对某个细菌蛋白进行单个氨基酸突变,会改变其结构和功能,进而揭示了复杂基因进化的影响。这项以大肠杆菌为对象的研究可以帮助人们更好地理解转运蛋白的进化及其在耐药性中的作用。
纽约大学化学系副教授,该研究的资深作者Nate Traaseth说:“我们发现微小的突变对于转运蛋白的结构和功能十分重要。”
细胞膜是保护细胞内部不受外界环境的影响的关键。转运蛋白位于细胞膜中,它能够调控物质进出细胞的过程。这些转运蛋白通过在细胞膜一侧装载货物,然后通过改变其结构在另一侧释放,从而主动地使物质在细胞膜两侧转运。
此前研究表明,膜转运蛋白通常由多个重复元件组成。在复杂的转运蛋白中,每个结构单元的遗传序列融合在一起,成为编码该蛋白质的基因。研究者们认为,这种重复的模式是由分子量较小的膜蛋白基因演化而来,并通过复制融合在一起。然而,研究者们一直不清楚从单个融合基因产生更复杂的转运蛋白是否具有进化优势?
为了对此进行调查,纽约大学化学系的Traaseth及其同事Maureen Leninger和Ampon(Callie)Sae Her研究了一种在大肠杆菌中发现的简单转运蛋白。某些大肠杆菌菌株可能会导致严重疾病的发生,并且它们对抗生素的抵抗力越来越强。究其原因,是由于细菌膜上的转运蛋白EmrE能够将“有毒”化合物主动排出。
已知EmrE由两个相同的蛋白质亚基组成,实验表明,改变两个蛋白质亚基之一中的单个氨基酸(构成蛋白质的结构单元),使其彼此产生微小差异,能够显著改变转运蛋白的结构和功能。
这种平衡的打破会改变转运蛋白从大肠杆菌中去除有毒化学物质的能力,并降低细菌对药物的抗药性。总之,该研究可能对药物开发和抗药性研究产生影响。
Traaseth说:“尽管这些发现的临床应用距离我们只有几步之遥,但了解药物转运蛋白的进化使我们对细菌如何通过突变产生耐药性有了新的认识。”
2. Nature: 新研究揭示结核杆菌分泌系统三维结构
DOI: 10.1038/s41586-019-1633-1
结核病是一种感染率极高的肺部传染性疾病,通常通过气溶胶传播。根据世界卫生组织(WHO)的估计,全世界每年有170万人死于这种类型的感染。此外,世界人口的四分之一携带至少一种结核病病原菌,虽然长期处于无症状的“休眠”状态,但最终可能会爆发。
结核分枝杆菌是结核病的主要致病菌,它通过VII型分泌系统(由驻留在细胞膜中的蛋白质组成的复合体)分泌大量效应蛋白。效应蛋白专门用于抵抗宿主免疫防御,以确保细菌在宿主中存活。然而,目前科学家们对这些分泌系统的运作机制仍然知之甚少。
近日,和西班牙癌症研究中心CNIO的科学家现在已经成功地解析了这些纳米机器的分子结构。相关结果发表在最近的《Nature》杂志上。文章作者是来自分子感染生物学研究所的Sebastian Geibel博士。
在过去五年中, Geibel博士的团队一直致力于制备可用于冷冻电子显微镜观测的蛋白样品。之后,通过与马德里的Oscar Llorca研究小组合作,使用复杂的数据处理策略计算了蛋白质复合物的三维图,并最终创建该复合体的分子结构模型。从中研究人员能够发现传输孔形成的关键因素,并找到将化学能转化为动能从而驱动效应蛋白传输的机制。
研究人员的发现导致对VII型分泌系统的功能有了更深的了解。目前分枝杆菌对抗生素的耐药性不断提高,而且没有针对肺结核的有效疫苗。研究人员的这一发现为开发针对VII型分泌系统的新型抗生素提供了重要的基础。
3. Cell:新研究揭示与多种疾病有关的蛋白质分子结构
DOI: 10.1016/j.cell.2019.09.017
近日,研究人员首次在分子水平上观察到与许多健康问题相关的蛋白质是如何工作的。
这一发现未来可能有助于开发针对炎症,冠状动脉疾病,癌症,多发性硬化症等相关疾病的治疗方法。相关结果发表在最近的《Cell》杂志上。
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