2013年1月21日 訊 /生物谷BIOON/ --膜蛋白是細(xì)胞表面的分子機(jī)器，其可以控制不同的細(xì)胞過程,，比如跨類脂膜的分子運(yùn)輸,、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)以及光合作用。膜蛋白在細(xì)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(xué)院和卡利亞里大學(xué)的研究者揭示了一種新型的電荷拉鏈原則（charge zipper principle）,，蛋白質(zhì)按照這種原則可以形成細(xì)胞的功能單元,。
研究者Anne Ulrich教授表示，這種新型的基本準(zhǔn)則可以使得物質(zhì)從天然的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成構(gòu)造成新型的分子，帶電側(cè)鏈間的電子拉鏈?zhǔn)俏覀儼l(fā)現(xiàn)的一種新型機(jī)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(xì)胞膜中。
在研究中,，研究者研究了雙精氨酸移位酶（Tat）,，細(xì)菌的細(xì)胞膜可以用其當(dāng)做輸出機(jī)器來進(jìn)行蛋白質(zhì)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(dá)到運(yùn)輸物質(zhì)的最佳尺寸。但是這樣一個小孔如何由TatA蛋白質(zhì)來構(gòu)成的,？而且這些TatA蛋白質(zhì)如何進(jìn)行可逆轉(zhuǎn)換來形成細(xì)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(jìn)行了回答,。
研究者在枯草芽孢桿菌中對蛋白質(zhì)TatA進(jìn)行了分子結(jié)構(gòu)的研究,，枯草芽孢桿菌中蛋白質(zhì)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(jiān)硬,、棒狀的螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋中的許多氨基酸和相鄰的結(jié)構(gòu)拉伸攜帶有正電荷或負(fù)電荷,，更讓人意外的是,，這種螺旋結(jié)構(gòu)電荷的序列可以通過蛋白質(zhì)相鄰結(jié)構(gòu)的拉伸來進(jìn)行互補(bǔ)。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)在連接點(diǎn)進(jìn)行折疊,，類似于袖珍手術(shù)刀一樣,，這時候正負(fù)電荷就會相遇來彼此吸引，因此,，蛋白質(zhì)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(jié)合原則同樣對于相鄰蛋白質(zhì)也適用，每一個TatA蛋白質(zhì)除了單獨(dú)進(jìn)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(zhì)運(yùn)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(xì)菌實(shí)施攻擊,，或者作為一種壓力效應(yīng)來抑制細(xì)菌的生物被膜產(chǎn)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
