研究报道能量耦合因子转运蛋白结构

4月14日，清华大学生命科学学院的施一公教授研究小组在《自然》在线发表了一篇题为“细菌能量耦合因子转运体的结构”的研究论文。首次报道了能量耦合因子转运蛋白复合体四聚体的晶体结构，并通过结构信息解释了蛋白质复合体工作的分子机制。清华大学医学院副研究员王，生命联合中心博士生傅是本文的第一作者。

该图显示了能量耦合因子转运体复合物的四聚体结构。

能量耦合因子转运体是近年来新发现的转运体。它们广泛存在于革兰氏阳性病原体中，负责维生素和其他微量元素的摄入。转运蛋白复合物由四个部分组成:两个亲水蛋白(EcfA和ECfA’)结合并水解三磷酸腺苷提供能量，一个膜蛋白(EcfS)识别并转运底物，另一个膜蛋白(EcfT)转运能量。

经过近三年的不懈努力，施一公教授领导的研究团队利用X射线晶体衍射分析了能量耦合因子转运体的三维结构。通过分析蛋白质的结构，研究人员发现膜蛋白EcfS基本上平行于细胞膜，而普通膜蛋白基本上垂直于细胞膜。根据这种极其特殊的构造，研究人员认为转运蛋白EcfS通过在膜内翻转来摄取底物。当处于垂直细胞膜状态时，EcfS可以与底物结合，然后变成平行状态并释放底物，然后回到垂直状态进行下一轮循环，类似于玻璃在垂直状态下接受水，然后翻转并倒出杯中的水。在这个过程中，亲水性蛋白EcfA和ECFa’水解三磷酸腺苷并偶联膜蛋白EcfT，为EcfS的周转提供能量。这种转运模式不同于目前转运体的“交替进入”模式，是一种全新的膜转运体工作模式。

这是继2010年世界上首次分析和报道膜蛋白EcfS晶体结构后，施一公教授研究团队在能量耦合因子转运体研究方面的又一重大突破。由于转运蛋白只存在于细菌中，因此可以为这种蛋白质筛选或设计新的抗菌药物。因此，这项工作不仅在解释能量耦合因子转运体的工作机制方面有所突破，而且对解决日益严重的细菌耐药性问题也有参考价值。

同时，《自然》杂志还报道了中国科学院上海植物生理研究所张鹏研究员领导的研究小组的相关独立研究成果。两个研究小组通过对两种不同底物的ECF蛋白的独立研究获得了相同的工作模式。(资料来源:清华大学)