人體內(nèi)的生活有時看起來像17世紀的海上生活，那時海盜劫持外國船只尋找貴重金屬,。
對于能引起淋病和腦膜炎的奈瑟氏細菌來說，戰(zhàn)利品不是金或銀而是通常的舊鐵,。
直到最近,，科學家還沒有了解這些細胞如何從健康人類細胞中搶奪鐵，在健康人類細胞中,，一種稱為轉(zhuǎn)鐵蛋白的蛋白經(jīng)一種分子環(huán)抱的方式結(jié)合金屬,。然而，一項由美國國家衛(wèi)生研究院科學家與美國能源部阿貢國家實驗室生物物理學家James Gumbart合作的新研究已經(jīng)證明那種可能的過程,，即細菌通過那個過程偷生物學上的貴重金屬,。
在致病性奈瑟氏細菌內(nèi)，鐵轉(zhuǎn)動系統(tǒng)包括一個結(jié)合人類轉(zhuǎn)鐵蛋白的2部分膜蛋白復合物,。在分子水平上,，涉及的初級膜蛋白名為TbpA，象一只狹窄桶,，由一條氨基酸鏈編織而成,，這條氨基酸鏈是所有蛋白質(zhì)的標準構(gòu)件。當不在運輸過程中時,，TbpA桶被相同蛋白質(zhì)的一個單獨區(qū)域阻斷,，這個單獨區(qū)域形成一種"塞子"來防止其他分子自由地進入或離開細菌。
正常情況下,，這個蛋白看起來象一個里面有一個軟木塞的酒瓶,，當一個含鐵的轉(zhuǎn)鐵蛋白走來，盡管TbpA被細菌內(nèi)另一個蛋白打開著,，也拉開軟木塞并把鐵帶入細菌內(nèi),。
為了獲得對這種盜竊如何實時開展的更好了解,，James Gumbart開發(fā)了突出TbpA開放期間靜電改變的計算模型。開始,，桶內(nèi)部是負電荷狀態(tài),，創(chuàng)造了一種從轉(zhuǎn)鐵蛋白抽取鐵的吸引作用。但是,，當TbpA打開時,，桶內(nèi)的靜電勢梯度變成陽性，因此驅(qū)逐鐵進入細菌細胞,。
此研究的長期目前是用這個發(fā)現(xiàn)來推進防止此搶劫發(fā)生的新一類抗生素的開發(fā),。
沒有鐵，這些細菌將沒有存活的希望,。
象TbpA一樣的蛋白制造了高度吸引人的靶標,，因為它們對特定類型細菌來說是唯一的。現(xiàn)在科學家們有關于這個過程如何運行的更好的主意,，我們應該能用我們已獲得的知識來戰(zhàn)勝這些疾病,。
研究結(jié)果在線發(fā)表在Nature上。（生物谷bioon.com）
doi:10.1038/nature10823
PMC:
PMID:
Structural basis for iron piracy by pathogenic Neisseria
Nicholas Noinaj, Nicole C. Easley, Muse Oke, Naoko Mizuno, James Gumbart, Evzen Boura, Ashley N. Steere, Olga Zak, Philip Aisen, Emad Tajkhorshid, Robert W. Evans, Andrew R. Gorringe, Anne B. Mason, Alasdair C. Steven & Susan K. Buchanan
ABSTRACT Neisseria are obligate human pathogens causing bacterial meningitis, septicaemia and gonorrhoea. Neisseria require iron for survival and can extract it directly from human transferrin for transport across the outer membrane. The transport system consists of TbpA, an integral outer membrane protein, and TbpB, a co-receptor attached to the cell surface; both proteins are potentially important vaccine and therapeutic targets. Two key questions driving Neisseria research are how human transferrin is specifically targeted, and how the bacteria liberate iron from transferrin at neutral pH. To address these questions, we solved crystal structures of the TbpA-transferrin complex and of the corresponding co-receptor TbpB. We characterized the TbpB-transferrin complex by small-angle X-ray scattering and the TbpA-TbpB-transferrin complex by electron microscopy. Our studies provide a rational basis for the specificity of TbpA for human transferrin, show how TbpA promotes iron release from transferrin, and elucidate how TbpB facilitates this process.
