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我國科學家揭示細菌動力蛋白IniA 參與結核耐藥的(de)新機製
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2019年8月29日,由上海科技大學免疫化學研究所特聘教授饒子和(hé)院士率領的科研(yán)團隊與上海科技大(dà)學特聘(pìn)教授、中科院生物物(wù)理研究所胡俊傑研究員課題組合作,在Nature Communications上在線發表題(tí)為“Mycobacterial dynamin-like proteinIniA mediates membrane fission”的研究論文。在(zài)該研究中,他們發現IniA具有類似細(xì)菌動力蛋白的結構折疊方式,並發揮膜分裂(fission)的功能,最終揭開了IniA 蛋白參(cān)與藥物耐受(shòu)的新機製,對解決結核病耐藥性(xìng)問題具有重要指導意義。
研究人員利(lì)用X射線晶體學手段成功解析了恥垢分(fèn)枝杆(gǎn)菌IniA蛋白的apo狀態(3.2Å分辨率)和GTP結合狀態複合物(2.2Å分辨率)的(de)三維空間結構。首次發現IniA 蛋白的折疊方式屬(shǔ)於dynamin超家(jiā)族中的(de)細菌動力蛋白家族。IniA具有一個經典的(de)GTPase結構域以(yǐ)及兩段螺旋束結構域Neck和Trunk。Neck和Trunk呈“V”形排布,這與cynobacteria的BDLP蛋白的溶液遊離態形式(shì)類似。在Trunk的末端(duān)存在一段特殊的柔性lipid-interacting (LI) loop,可以與帶負電荷(hé)脂類相互作用從而插到細胞膜上。研究發現,與其他dynamin不(bú)同,IniA在溶液中(zhōng)並(bìng)不形成核苷酸(suān)依(yī)賴性的二體形式,但(dàn)是IniA可以在膜(mó)上形成核苷酸(suān)非依賴性(xìng)的聚合現象。進一步(bù)的生化實驗發現,IniA具有改(gǎi)變膜形態的能力並行使GTP水解依賴性的膜分裂功能。細菌動力蛋白家族(zú)的分子活性長期以來有(yǒu)較大爭論(lùn),由於(yú)在構架和進(jìn)化上接近線粒體融合素(Mitofusin, MFN),這類蛋白一直被(bèi)認為可以介導(dǎo)膜融合,而這項工作清楚(chǔ)的闡明了細菌動力蛋(dàn)白(bái)具有膜分裂而不是膜融合的能力。
細菌(jun1)動力蛋白的解析雖然有較多進展(zhǎn),但其生理功能也(yě)一直困擾著研究人員。由於異煙肼、乙胺(àn)丁醇會抑製結核杆菌細胞壁合成,因而細胞膜缺乏(fá)保護而(ér)變得不穩定、易損傷。研究最終證實(shí),IniA通過膜結合並介導(dǎo)膜分(fèn)裂的方式參與了膜損傷的修複,從而維持細(xì)胞膜的完整性,增加了病原菌在(zài)藥物壓力下的存活(huó)能力。這項研究首次揭開了IniA 蛋白的神秘麵紗,加深了對細菌動力蛋白的認識,預示了原始的內吞行為在細菌中可能存在,同時為解決結核病耐藥性問題提(tí)供了新的線索。
摘自:中華人民共和國科學技術(shù)部 |
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