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我國(guó)科學家(jiā)揭示細菌動(dòng)力(lì)蛋白IniA 參與結核耐藥的新機製
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2019年8月29日(rì),由上海科技大學免疫化學研(yán)究所特聘教(jiāo)授饒子和院士率領的科研團隊與上海(hǎi)科技大學特聘教授、中科院生物物理研究所胡俊傑研究(jiū)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(jiū)論文。在該研究中(zhōng),他們發現IniA具有類似細菌動(dòng)力蛋白(bái)的結構折(shé)疊(dié)方式,並發揮膜(mó)分裂(fission)的功(gōng)能,最終揭開了IniA 蛋白參與藥物耐受的新(xīn)機製,對(duì)解決結核病耐藥性問題具有重要指導意義。
研究人員利用X射線(xiàn)晶體學手段成功解析了恥垢分枝杆(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)的三維空間結構。首次發(fā)現(xiàn)IniA 蛋白的折疊方式屬於dynamin超家族中的細菌(jun1)動力蛋白家族。IniA具有一個(gè)經典的GTPase結構域以及兩段螺旋束結構域Neck和Trunk。Neck和Trunk呈“V”形排(pái)布,這與(yǔ)cynobacteria的BDLP蛋白的溶液遊離態形式類似。在Trunk的末端存在一段特殊的柔性lipid-interacting (LI) loop,可(kě)以與帶負電荷脂類(lèi)相互作用從而插到細胞膜上。研究發現,與其他(tā)dynamin不同,IniA在溶液中並不(bú)形成核苷(gān)酸依賴性的二體形式,但是IniA可以(yǐ)在膜上(shàng)形(xíng)成核苷酸(suān)非依賴性的聚合現象。進一步的生化實驗發現,IniA具有改變膜形態(tài)的能(néng)力並行使GTP水解依賴性的(de)膜分裂功能。細(xì)菌動力蛋白家族的分子活性長期以(yǐ)來有較大(dà)爭論,由於在構架(jià)和進化上接近線粒體融合素(Mitofusin, MFN),這(zhè)類蛋白一直被認為可以介導膜融合,而這項工作清楚(chǔ)的闡(chǎn)明(míng)了細(xì)菌動力蛋白具有膜分裂而不是膜融合的能(néng)力。
細菌動(dòng)力蛋白的解析雖然有較多進展,但其生理(lǐ)功能也一直困(kùn)擾著研究人員。由於異(yì)煙肼、乙胺丁醇會抑製結核杆菌細胞壁合成,因而細(xì)胞膜(mó)缺乏保護而變得不穩(wěn)定、易(yì)損傷(shāng)。研(yán)究最終證實,IniA通(tōng)過膜結(jié)合並介導膜分裂的方式參與了膜損傷的修複(fù),從(cóng)而維持細胞(bāo)膜的完整性(xìng),增(zēng)加(jiā)了病原菌在藥物壓力下的存活能力。這項研究首次揭開了IniA 蛋白的神秘麵紗,加深了對細(xì)菌動力蛋白的認識,預(yù)示了原始的內吞行為在細菌中可(kě)能存在,同時為解決結核病耐藥(yào)性問題提供(gòng)了新的線索。
摘自(zì):中華人民共和國科學技術部(bù) |
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