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新技术展示蛋白质如何从大肠杆菌细胞中移出

2019-11-19 14:07:36 • 来源：

密苏里大学(MU)的科学家报告说，他们使用一种新方法来发现蛋白质如何离开大肠杆菌细胞内部，他们说，他们的发现可能对我们根据这些运动治疗疾病的方式具有重要意义。他们发表了他们的研究(“ 中的直接可视化大肠杆菌秒脂质双层转位接合前体蛋白的“)科学进展。

新技术展示蛋白质如何从大肠杆菌细胞中移出

加文·金(Gavin King)和一组科学家使用此原子力显微镜研究了大肠杆菌蛋白质的运动。与先前的蛋白质被冷冻不同，原子力显微镜使研究人员可以观察蛋白质在与自然环境极为相似的流体环境中的运动。[密苏里大学]

“ 大肠杆菌经由包括SecA的和转位子，SecYEG一个转位出口蛋白质。活性转位酶的结构变化是一般分泌系统功能的基础，但是直接可视化动力学一直是一项挑战。我们使用原子力显微镜(AFM)对脂双层中的活性translocases进行成像，以作为前体蛋白种类，核苷酸种类和易位阶段的函数。从几乎相同的初始状态开始，与半乳糖结合蛋白的前体相比，当与外膜蛋白A的前体结合时，SecA更容易从SecYEG上解离。”

“对于仍与转运蛋白结合的SecA，四级结构随核苷酸而变化，主要在SecA2中填充二磷酸腺苷(ADP)和三磷酸腺苷，以及具有过渡态类似物ADP-AlF3的SecA单体。转运酶的构象在AFM成像时间尺度上表现出前体依赖性差异。在接近自然条件下获得的数据表明，易位过程随前体物种而异。”

MU艺术与科学学院物理学副教授兼生物化学副教授Gavin King博士说：“蛋白质就像可以在细胞中携带信息和物质的载体。” “我们专注于具有两层膜的大肠杆菌细胞。我们观察到，当蛋白质离开细胞内膜时，细胞会根据被转运蛋白质的类型来调整其通过通道转移蛋白质的方式。”

金与生物化学名誉教授Linda Randall博士一起工作。Randall验证了大肠杆菌细胞在自然环境之外的转运功能。经验证后，样品将被送至King，King的团队使用原子力显微镜研究了大肠杆菌蛋白质的运动。与先前的蛋白质被冷冻不同，原子力显微镜使研究人员可以观察蛋白质在与自然环境极为相似的流体环境中的运动。

金说：“在我们的研究之前，有两种描述蛋白质如何在细胞膜上移动的方法，要么是类似于汽车发动机的活塞运动，要么是称为布朗棘轮的更永恒的运动。” “两种模型都不能根据运输的蛋白质类型解释差异。就像不同类型的车辆以不同的方式运动一样，不同类型的蛋白质也是如此。我们绘制的描绘蛋白质运动的图谱表明，自然界可能比以前认为的要复杂。”

研究人员指出，这些发现为细胞如何发送和接收物质与信息提供了基础知识。例如，药物可以穿过膜以影响细胞，并且类似地，某些信息必须穿过膜通道才能离开细胞。金说，虽然除大肠杆菌外的其他细胞可能没有大肠杆菌的精确蛋白质转运系统，但所有细胞中都存在类似的系统。

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