中國科學(xué)家首次解析“能量耦合因子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白”的工作機(jī)制

北京時(shí)間4月15日，由清華大學(xué)施一公教授所領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，首次解析了能量耦合因子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（energy-coupling factor transporter）的三維結(jié)構(gòu)，并闡述了其分子機(jī)制。這將有助于研發(fā)抗革蘭氏陽性菌藥物。該成果在國際頂級學(xué)術(shù)期刊英國《自然》雜志在線發(fā)表。

我們所生活的自然界中，存在著多種多樣的細(xì)菌，通過革蘭氏染色法，能夠把細(xì)菌分為兩大類，即革蘭氏陽性菌（Grampositive bacteria）和革蘭氏陰性菌（Gram-negative bacteria）。大多數(shù)化膿性球菌都屬于革蘭氏陽性菌，能產(chǎn)生外毒素使人致病，金黃葡萄球菌、炭疽桿菌、肺炎雙球菌等是這類病菌的代表，可引發(fā)局部化膿感染、肺炎、心包炎等多種疾病；大多數(shù)腸道菌都屬于革蘭氏陰性菌，能產(chǎn)生內(nèi)毒素，靠內(nèi)毒素使人致病。

施一公研究組通過X-射線晶體衍射，確定了該能量耦合因子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的四聚體結(jié)構(gòu)：兩個(gè)親水蛋白（EcfA和EcfA’）結(jié)合并水解ATP、提供能量；膜蛋白EcfS用于識別和轉(zhuǎn)運(yùn)底物；膜蛋白EcfT傳遞能量。研究組發(fā)現(xiàn)膜蛋白EcfS與細(xì)胞膜基本處于平行狀態(tài)，而一般膜蛋白基本是垂直于細(xì)胞膜。這意味著該蛋白的工作機(jī)制，有別于目前轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通用的“交替通路”模型，是一種嶄新的膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白機(jī)制。

對此，研究人員打了個(gè)形象的比喻：“膜蛋白EcfS就像一個(gè)酒杯，豎直狀態(tài)下接受外界維生素小分子，然后在能量傳遞的作用下翻轉(zhuǎn)把營養(yǎng)分子倒入細(xì)胞內(nèi)。而之前發(fā)現(xiàn)一般膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白就像一個(gè)過道，向外開門的時(shí)候攝取細(xì)胞所需物質(zhì)，向內(nèi)開門的時(shí)候給細(xì)胞輸送各類分子?！?/p>

能量耦合因子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白廣泛存在于革蘭氏陽性病原菌中，負(fù)責(zé)幫助細(xì)胞攝入維生素和其他微量元素，是近幾年才成功被鑒定的一類轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。因此這項(xiàng)工作不僅是闡述能量耦合因子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白工作機(jī)制方面的一次突破，也對解決日益嚴(yán)重的細(xì)菌抗藥性等問題有著參考價(jià)值。