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清華施一公院士頒發(fā)最新PNAS文章

起源：生物通 2014-8-20 何嬙

　　來自清華大學(xué)的研究人員在新研究中解析了，轉(zhuǎn)運蛋白AdiC 介導(dǎo)pH依賴性底物轉(zhuǎn)運的分子機制。相干論文“Molecular mechanism of pH-dependent substrate transport by an arginine-agmatine antiporter”揭曉在8月18日的《美國國度迷信院院刊》（PNAS）上。

　　清華大學(xué)的施一公（Yigong Shi）教學(xué)是這篇論文的通信作者。施一公研究組重要努力于應(yīng)用結(jié)構(gòu)生物學(xué)和生物化學(xué)的手腕研究腫瘤產(chǎn)生和細胞凋亡的分子機制，會合于腫瘤克制因子和細胞凋亡調(diào)理蛋白的結(jié)構(gòu)和功能研究、嚴重疾病相關(guān)膜蛋白的結(jié)構(gòu)與功能的研究、胞內(nèi)生物大分子機械的結(jié)構(gòu)與功效研究。返國后這6年里，施一公在Nature等國際頂級期刊上揭橥了多篇論文，同時他也搭建起了以清華大學(xué)為核心的人材引入橋梁。客歲入選為中科院院士。

　　諸如大腸桿菌、沙門氏菌和鼠疫桿菌一類的腸致病菌，都是依附于龐雜的耐酸性體系（acid-resistance systems，ARs）在胃極其酸性的情況中保存。在三種已知的ARs中，AR2跟AR3的份子機制獲得了更深刻地剖析。在年夜腸桿菌中，AR2和AR3各自應(yīng)用兩個分子元件：一個嵌入膜中的氨基酸反向轉(zhuǎn)運卵白（antiporter）和一個胞質(zhì)脫羧酶來排擠細胞內(nèi)的質(zhì)子。

　　AR3包含有一個氨基酸反向轉(zhuǎn)運蛋白AdiC，擔任胞外L-精氨酸（Arg）與胞內(nèi)胍基丁胺（Agm）的交流。一個精氨酸脫羧酶AdiA，經(jīng)由過程移除Argα-羧酸基團上的一個二氧化碳分子將Arg轉(zhuǎn)換為Agm。與AR3類似，AR2包括有一個反向轉(zhuǎn)運蛋白GadC，擔任細胞外L-谷氨酸（Glu）與細胞內(nèi)γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid ，GABA）的交換。兩個Glu脫羧酶GadA和GadB將Glu改變?yōu)镚ABA。AR2或AR3每次轉(zhuǎn)運和脫羧輪回都可以將細胞質(zhì)中的一個質(zhì)子排出至細胞外環(huán)境中，由此進步細胞內(nèi)pH，增進細菌在酸性環(huán)境下存活。

　　氨基酸反向轉(zhuǎn)運蛋白AdiC或GadC的轉(zhuǎn)運活性都嚴格地依賴于pH值。兩種轉(zhuǎn)運蛋白都只在pH值6.0或以下時顯示壯大的轉(zhuǎn)運活性。在中性或更高的pH值下，AdiC或GadC均不明顯的轉(zhuǎn)運活性。只管以后研究人員已取得了一些對于AdiC的結(jié)構(gòu)信息，對AdiC感知酸性pH的分子機制卻仍不完整明白。

　　在這篇文章中，研討職員借助于丙氨酸掃描誘變（alanine-scanning mutagenesis）和體外基于蛋白脂質(zhì)體的轉(zhuǎn)運剖析技巧，斷定了Tyr74是AdiC中一個相當主要的pH感到器。他們證明AdiC變異體體Y74A在一切檢測的pH值上均表現(xiàn)強盛的轉(zhuǎn)運活性，并維持了對Arg:Agm嚴厲的底物特異性。用苯丙氨酸（Phe）而非其余的氨基酸來替換Tyr74，能夠保持pH依賴性的底物轉(zhuǎn)運。

　　聯(lián)合這些觀察成果與構(gòu)造信念，研究人員肯定了pH引誘AdiC激活的運作模子：質(zhì)子之間的陽離子&ndash,企業(yè)內(nèi)訓(xùn);π彼此感化以及Tyr74的芬芳族側(cè)鏈攻破了AdiC關(guān)閉的構(gòu)象，使得AdiC可能感知pH值。辨別出這一pH感應(yīng)器和pH感應(yīng)機制將推進懂得細菌的pH依賴性耐酸機制。