蛋白質(zhì)在每個活生物體的細(xì)胞中發(fā)揮著廣泛的功能,幾乎在每個生物過程中都起著至關(guān)重要的作用。它們不僅運(yùn)行我們的新陳代謝,控制細(xì)胞信號傳導(dǎo)并負(fù)責(zé)能量產(chǎn)生,而且作為抗體,它們也是我們免疫系統(tǒng)與等人類病原體作斗爭的一線工作者。鑒于這些重要的職責(zé),嚴(yán)格控制蛋白質(zhì)的活性就不足為奇了。有許多化學(xué)開關(guān)可以控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),從而控制蛋白質(zhì)的功能,以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境條件和壓力。這些開關(guān)的生化結(jié)構(gòu)和操作模式被認(rèn)為是很好理解的。因此,哥廷根大學(xué)的一組研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)了一部全新的小說,但是直到現(xiàn)在為止,被忽略的開/關(guān)開關(guān)似乎是生命所有領(lǐng)域中蛋白質(zhì)中普遍存在的調(diào)節(jié)元件。結(jié)果發(fā)表在大自然。
研究人員研究了人類淋病奈瑟菌中一種引起淋病的蛋白,淋病是一種細(xì)菌感染,全球范圍內(nèi)有超過1億病例。該疾病通常用抗生素治療,但是抗生素耐藥性的增加率構(gòu)成嚴(yán)重威脅。為了確定新的治療方法,他們研究了一種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和機(jī)理,該蛋白質(zhì)是病原體碳代謝的關(guān)鍵因素。出乎意料的是,該蛋白質(zhì)可以通過氧化和還原來打開和關(guān)閉(稱為“氧化還原開關(guān)”),科學(xué)家懷疑這是由兩個半胱氨酸之間形成的常見且公認(rèn)的“二硫鍵”引起的。在德國漢堡的DESY粒子加速器上,蛋白質(zhì)處于“開啟”和“關(guān)閉”狀態(tài)的X射線結(jié)構(gòu),他們受到了更大的驚喜。開關(guān)的化學(xué)性質(zhì)是完全未知的:它是在賴氨酸和具有橋連氧原子的半胱氨酸氨基酸之間形成的。
負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的Kai Tittmann教授回憶起第一次看到這種新型開關(guān)的結(jié)構(gòu)時說:“我不敢相信自己的眼睛。”“我們最初認(rèn)為這一定是人為形成的,是實(shí)驗(yàn)過程的副產(chǎn)物,因?yàn)檫@種化學(xué)實(shí)體是未知的。”然而,許多次重復(fù)的實(shí)驗(yàn)總是給出相同的結(jié)果,并且對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的分析進(jìn)一步揭示,還有許多其他蛋白質(zhì)很可能擁有此開關(guān),由于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析的分辨率不足,顯然逃避了更早的發(fā)現(xiàn)??梢钥隙ǖ貦z測到它。研究人員承認(rèn),好運(yùn)就在他們身邊,因?yàn)樗麄儨y量的晶體可以以極高的分辨率確定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),這意味著不會錯過新穎的開關(guān)。該論文的第一作者瑪麗·文森(Marie Wensien)表示:“對高質(zhì)量蛋白質(zhì)晶體的廣泛篩選確實(shí)取得了回報(bào),我再也高興不了。”
標(biāo)簽: 蛋白質(zhì)
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