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清華施一公院士頒發最新PNAS文章

起源：生物通 2014-8-20 何嬙

　　來自清華大學的研究人員在新研究中解析了，轉運蛋白AdiC 介導pH依賴性底物轉運的分子機制。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。

　　清華大學的施一公（Yigong Shi）教學是這篇論文的通信作者。施一公研究組重要努力于應用結構生物學和生物化學的手腕研究腫瘤產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理蛋白的結構和功能研究、嚴重疾病相關膜蛋白的結構與功能的研究、胞內生物大分子機械的結構與功效研究。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各自應用兩個分子元件：一個嵌入膜中的氨基酸反向轉運卵白（antiporter）和一個胞質脫羧酶來排擠細胞內的質子。

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

　　氨基酸反向轉運蛋白AdiC或GadC的轉運活性都嚴格地依賴于pH值。兩種轉運蛋白都只在pH值6.0或以下時顯示壯大的轉運活性。在中性或更高的pH值下，AdiC或GadC均不明顯的轉運活性。只管以后研究人員已取得了一些對于AdiC的結構信息，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體的轉運剖析技巧，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值上均表現強盛的轉運活性，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依賴性的底物轉運。

　　聯合這些觀察成果與構造信念，研究人員肯定了pH引誘AdiC激活的運作模子：質子之間的陽離子&ndash,企業內訓;π彼此感化以及Tyr74的芬芳族側鏈攻破了AdiC關閉的構象，使得AdiC可能感知pH值。辨別出這一pH感應器和pH感應機制將推進懂得細菌的pH依賴性耐酸機制。