杨茂君等在《细胞研讨》说明生物吸取金属离子
来源:六大网 发表于2019-07-17 15:12:15 编辑:赵文卓
摘要: 清华生命学院杨茂君研讨组在Cell Research上宣布学术论文 说明生物体吸取镍钴等金属离子的机制 12月25日电 12月24日,清华大学生命学院杨茂君研讨组在《天

清华生命学院杨茂君研讨组在Cell Research上宣布学术论文

说明生物体吸取镍钴等金属离子的机制

12月25日电 12月24日,清华大学生命学院杨茂君研讨组在《天然》系列杂志《细胞研讨(Cell Research)》上在线宣布学术论文《底物平面结合位点决议了镍/钴能量耦合转运蛋白的底物特异性》(Planar substrate binding site dictates the specificity of ECF-type nickel/cobalt transporters)。文章初次报导了镍/钴转运复合体中底物辨认蛋白NikM的高分辩晶体结构,并经过生物化学、细胞生物学、生物物理学,量子化学及核算生物学等手法体系地说明晰此类蛋白质复合物宗族在底物辨认及转运等进程的分子机制,为了解微生物在维生素B12的组成进程中钴离子的吸取供给了新的角度。清华大学生命科学学院杨茂君为本论文的通讯作者,清华-北大-NIBS(北京生命研讨所)三校联合二年级研讨生于游为榜首作者。

图:NikM底物辨认机制

A:金属离子平面四配位结合位点

B:金属离子平面四配位结合位点所构成的氢键网络

 

杨茂君等在《细胞研讨》说明生物吸取金属离子机制

C:XANES试验提醒在溶液中NikM以平面四配位结合方法结合镍离子

D:离子结合要害氨基酸的骤变影响镍离子同位素被细胞吸取

? 从环境中吸收痕量存在的镍/钴离子对微生物的存活至关重要,已知ECF(energy coupling factor能量耦合因子)转运体是散布最广的镍/钴离子的自动运送转运体。ECF可从底物类别上能够分为两大类,一类是维生素类ECF转运体,其底物辨认蛋白能够特异性的结合相对应的维生素。另一类是离子类ECF转运体,其底物辨认蛋白能够特异性辨认相对应的金属离子。现已知有多个维生素类ECF底物辨认蛋白的结构得以解析,相关辨认和转运机制也研讨的比较清楚。可是,目前为止,还没有离子类ECF底物辨认蛋白的结构信息,一起,其特异性辨认镍/钴离子的分子机制也亟待说明。

杨茂君研讨组经过晶体结构生物学手法,解析了榜首个离子类ECF转运体底物结合蛋白NikM的1.83埃的分子结构,从原子水平上阐释了NikM特异性辨认镍/钴离子的机理。分子结构提示NikM的N端九个氨基酸构成的loop区对其特异性的辨认镍/钴离子具有至关重要的效果,此loop区可与周围氨基酸构成了有方向性的氢键网络,以安稳结合镍/钴离子时的分子构象,一起Met1,His2和His67直接参加了镍/钴的结合,构成了平面四配位底物结合位点(图A,B)。体外XANES(X射线吸收近边结构)试验提醒了即便在溶液状态下,NikM也是经过平面四配位的底物结合位点辨认镍/钴离子(图C)。放射性同位素Ni63符号的体内转运试验说明,N端loop区的氢键网络对镍/钴的转运活性具有必不可少的效果(图D)。根据高分辩率结构的量子化学核算发现NikM对存在3d轨迹杂化的过渡金属离子具有更强的结合才能,且其间以镍和钴最强,从而提出了NikM的底物怎么被特异性辨认的机制。

 

杨茂君等在《细胞研讨》说明生物吸取金属离子机制

 

杨茂君等在《细胞研讨》说明生物吸取金属离子机制

 

杨茂君等在《细胞研讨》说明生物吸取金属离子机制

清华大学生命科学学院博士研讨生周明泽,张丽及化学系许聪俏同学也参加了该研讨工作。德国柏林洪堡大学的Thomas Eitinger教授以及清华大学化学系李隽教授为本文一起通讯作者。上海同步辐射光源姜政研讨员试验室成员也参加了该项研讨。

杨茂君研讨组从2019年起,针对镍/钴等过渡金属离子的转运做了体系的结构和生化研讨。并于2019年10月在《Protein Cell》上宣布了学术论文 Structural basis for a homodimeric ATPase subunit of an ECF transporter. (一类能量耦合转运蛋白ATPase同源二聚体的结构研讨)。初次发现离子类ECF的ATP结合蛋白存在同源二聚并或许遭到维生素B12组成进程中心产品调理的现象,为镍/钴离子的转运机制的研讨供给了重要头绪。

上海同步辐射光源(SSRF)BL17U1,BL14W1和北京同步辐射光源(BSRF)4W1B等线站为数据搜集供给了及时有用的支撑。该系列研讨取得科技部严重研讨方案、国家天然科学基金委重点项目及清华-北大生命联合中心的支撑。

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