細菌內(nèi)膜蛋白插入酶YidC的結構與功能研究.pdf

1、細胞中有超過三分之一的蛋白是膜蛋白，這些膜蛋白的生理功能角色非常廣泛，包括ATP酶，各種離子通道以及通透酶等等。對于細胞來說，要將這么多的膜蛋白順利地轉運插入到磷脂雙分子層將是一個非常關鍵和具有挑戰(zhàn)性的生理活動。分布于細菌、葉綠體、線粒體中的YidC/Alb3/Oxal家族蛋白很早就被鑒定出具有催化膜蛋白插入磷脂雙分子層的功能。細菌中的YidC除了可以獨立地將一部分膜蛋白作為底物催化插入到磷脂雙分子層，還可以輔助SecYEG轉運蛋白。S

2、ecYEG是目前發(fā)現(xiàn)的最重要的膜轉運通道，除了負責轉運大部分分泌蛋白，它還負責催化大部分膜蛋插入到細胞膜，后一過程中，往往需要YidC的協(xié)同參與。目前關于YidC的具體功能機制，大部分還不清楚。許多以往的研究表明，新生膜蛋白特定區(qū)域的帶電氨基酸的分布對于其對YidC的依賴性起著非常關鍵的作用。
　　本論文中，我們解析了來自于Thermotoga maritima種屬中的YidC(TmYidC)3.8(A)分辨率的晶體結構。TmYi

3、dC的C端五次跨膜螺旋相互作用在一起，形成一個親水性的溝渠結構，這五個跨膜螺旋的周質側半葉相互緊密地聚束在一起，形成溝渠的封口端，而胞質側半葉則松散地相互作用在一起，形成溝渠的開口端。溝渠內(nèi)存在的五個保守的極性氨基酸(Gln322、Arg260、Ser371、Thr374和Asn413)使得跨膜區(qū)具有明顯的親水性。另外，我們單獨解析了TmYidC周質側第一個可溶區(qū)結構域(TmYidCP1)2.5(A)分辨率的晶體結構。
　　Pf3

4、是一個非SecYEG通道依賴性的YidC底物膜蛋白，它可以被YidC獨立地轉運插入到磷脂雙分子層。我們利用體內(nèi)光交聯(lián)的實驗手段，對YidC和Pf3之間相互作用的位點進行了研究。YidC的五次跨膜螺旋可以形成兩個α五螺旋束，我們發(fā)現(xiàn)Pf3可以從這兩個α-螺旋束所形成的TM3-TM5界面離開YidC的溝渠結構，繼而進入磷脂雙分子層。通過在YidC內(nèi)部人為引入二硫鍵的方法，我們發(fā)現(xiàn)YidC中兩個α-螺旋束周質側的運動性對YidC的活性非常重要

5、。負責連接第三個跨膜螺旋和第四個跨膜螺旋的P2loop包裹住了整個溝渠結構的周質側一端，該loop上含有兩個十分保守的負電性氨基酸，這些保守的負電氨基酸導致溝渠的周質側一端呈現(xiàn)出一定程度的負電勢。我們發(fā)現(xiàn)該負電氨基酸對于YidC的功能實現(xiàn)是必需的，因此推測P2loop上保守的負電性氨基酸在YidC催化底物進入磷脂分子層時發(fā)揮著重要作用?？傊覀兊膶嶒灡砻鳜F(xiàn)YidC跨膜區(qū)的周質側部分(包括P2loop)雖然遠離YidC核心的親水性溝渠結