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生物物理等提醒呼吸链复合物III在极端情况下保持稳定性的构造基本

2019-12-02 生物物理研究所
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  11月28日,中国迷信院生物物理研究所孙飞课题组与德国马普研究所Hartmut Michel课题组在国际期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)杂志上发表封面文章。该项任务初次报导了来自超嗜热菌的呼吸链复合物III天然状况和结合克制剂后的高分辨率冷冻电镜构造,剖断出一系列能明显加强蛋白稳定性的新型构造特点,从而在原子程度上提醒了呼吸链复合物在极端情况下仍能稳定发挥心思功能的构造基本。

  呼吸感化是生命体内最基本的能量代谢活动之一,重要由四个大年夜分子量的呼吸链蛋白复合物完成。呼吸链复合物的功能掉活会招致帕金森氏症、阿尔茨海默氏症、多发性硬化、少年脊髓型共济掉调和肌萎缩性脊髓侧索硬化症等多种疾病,是以保持其构造完全和生物活性关于生命体是相当重要的。生活在极端情况中的生命体,如高辐射、高压、高温等,其呼吸链复合物可否保持生物活性是其可否生计的关键。但是,由于缺乏来自超嗜热物种呼吸链复合物的构造信息,它们在极端情况下若何保持其构造和功能的完全性依然是未知的。

  Aquifex aeolicus 是细菌最陈旧的分支、最嗜热的菌之一,最适发展温度85-95°C。它广泛分布活着界各地的高温液体情况中,包含陆地和陆地,能适应多种极端情况。发展在高温情况,请求生物体内的蛋白质、核酸、磷脂等适应极端条件,所以A. aeolicus是一种研究嗜热蛋白构造和功能关系的幻想生物。其呼吸链复合物III在前期的生化及光谱实验中已展示出独特的地方,异常稳定、耐热。孙飞课题组与Hartmut Michel课题组经过多年协作,终究应用冷冻电镜单颗粒技巧成功解析了A. aeolicus呼吸链复合物III天然状况和结合克制剂的三维构造,分辨率均达到3.3埃。该构造是首个超嗜热菌的呼吸链复合物III的高分辨率三维构造。经过过程序列比对和三维构造分析,研究团队剖断出一系列能明显加强蛋白稳定性的新型构造特点,发清楚明了数个嗜热菌独有的氨基酸和一条额外的跨膜螺旋,它们能使配体结合加倍稳定、亚基间相互感化加强。并且,这个呼吸链复合物还经过过程牢牢捉住一个醌分子和磷脂分子进一步加强了蛋白在膜脂上的稳定性。这些发明提醒了复合物III处于极端情况中仍能保持稳定活性的构造基本,为以后研究和应用极端情况中蛋白质的稳定性供给了重要的实际根据和实验数据。

  中科院生物物理所研究员孙飞、副研究员朱赟和德国马普所传授Hartmut Michel、博士彭国宏为论文的合营通信作者,孙飞课题组朱国梁、张双博和Hartmut Michel课题组曾辉为论文合营第一作者。该研究取得国度天然迷信基金、国度重点研究开辟项目等的赞助。数据搜集等任务取得生物物理所生物成像中间(黄小俊、朱博玲等)的大年夜力支撑和赞助。

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