2013年1月21日 訊 /生物谷BIOON/ --膜蛋白是細胞表面的分子機器,，其可以控制不同的細胞過程，比如跨類脂膜的分子運輸,、信號轉導以及光合作用,。膜蛋白在細胞膜的形成過程中扮演著重要的角色,。近日，刊登在國際雜志Cell上的一篇研究報告中,，來自卡爾斯魯厄理工學院和卡利亞里大學的研究者揭示了一種新型的電荷拉鏈原則（charge zipper principle）,，蛋白質按照這種原則可以形成細胞的功能單元。
研究者Anne Ulrich教授表示,，這種新型的基本準則可以使得物質從天然的狀態(tài)轉變成構造成新型的分子,，帶電側鏈間的電子拉鏈是我們發(fā)現(xiàn)的一種新型機制，膜蛋白可以按照這種原則來中和自身的電荷,，比如膜蛋白可以將電子拉鏈浸入疏水的細胞膜中,。
在研究中，研究者研究了雙精氨酸移位酶（Tat）,，細菌的細胞膜可以用其當做輸出機器來進行蛋白質的折疊,，許多TatA的亞蛋白可以裝配成一種小孔，來使其尺寸達到運輸物質的最佳尺寸,。但是這樣一個小孔如何由TatA蛋白質來構成的,？而且這些TatA蛋白質如何進行可逆轉換來形成細胞膜上巨大的孔，來使得一系列的的小分子通過,？研究者在文章中針對這些問題都進行了回答,。
研究者在枯草芽孢桿菌中對蛋白質TatA進行了分子結構的研究，枯草芽孢桿菌中蛋白質TatA是一個含有70個氨基酸的鏈,，研究揭示,，其可以折疊成為一種堅硬、棒狀的螺旋結構,，螺旋中的許多氨基酸和相鄰的結構拉伸攜帶有正電荷或負電荷,，更讓人意外的是，這種螺旋結構電荷的序列可以通過蛋白質相鄰結構的拉伸來進行互補,。當?shù)鞍踪|在連接點進行折疊,，類似于袖珍手術刀一樣，這時候正負電荷就會相遇來彼此吸引,，因此,，蛋白質連接著其片段就類似于拉鏈互相“咬合的牙齒”。
文章中主要揭示了結合原則同樣對于相鄰蛋白質也適用,，每一個TatA蛋白質除了單獨進行折疊以外,，同樣可以和其“鄰居”形成電荷拉鏈的形式。這種新型的電荷拉鏈原則不僅僅在蛋白質運輸過程中扮演著重要角色,，而且可以作為特定的抗微生物肽類對細菌實施攻擊,，或者作為一種壓力效應來抑制細菌的生物被膜產生。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1016/j.cell.2012.12.017
PMC:
PMID:
Folding and Self-Assembly of the TatA Translocation Pore Based on a Charge Zipper Mechanism
Torsten H. Walther, Christina Gottselig, Stephan L. Grage, Moritz Wolf, Attilio V. Vargiu, Marco J. Klein, Stefanie Vollmer, Sebastian Prock, Mareike Hartmann, Sergiy Afonin, Eva Stockwald, Hartmut Heinzmann, Olga V. Nolandt, Wolfgang Wenzel, Paolo Ruggerone, Anne S. Ulrich
We propose a concept for the folding and self-assembly of the pore-forming TatA complex from the Twin-arginine translocase and of other membrane proteins based on electrostatic “charge zippers.” Each subunit of TatA consists of a transmembrane segment, an amphiphilic helix (APH), and a C-terminal densely charged region (DCR). The sequence of charges in the DCR is complementary to the charge pattern on the APH, suggesting that the protein can be “zipped up” by a ladder of seven salt bridges. The length of the resulting hairpin matches the lipid bilayer thickness, hence a transmembrane pore could self-assemble via intra- and intermolecular salt bridges. The steric feasibility was rationalized by molecular dynamics simulations, and experimental evidence was obtained by monitoring the monomer-oligomer equilibrium of specific charge mutants. Similar “charge zippers” are proposed for other membrane-associated proteins, e.g., the biofilm-inducing peptide TisB, the human antimicrobial peptide dermcidin, and the pestiviral ERNS protein
