手機版
化工儀器網(wǎng)手機版
化工儀器網(wǎng)小程序
官方微信
公眾號：chem17
掃碼關(guān)注視頻號
摘要：格拉茨工業(yè)大學(xué)的研究人員對細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的一種蛋白質(zhì)的功能有了新的認(rèn)識，這種蛋白質(zhì)的酶活性被藍(lán)光激活。
光以許多不同的方式影響生物體:例如，植物的生長方向朝向太陽，而人類的晝夜節(jié)律是由日光控制的。這些過程總是涉及光感受器，光感受器是一種能感知不同顏色和光強度的蛋白質(zhì)。
酶活性增加了一萬倍
現(xiàn)在，格拉茨科技大學(xué)(TU Graz)的研究人員已經(jīng)破譯了一種高效光感受器的功能。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。研究小組研究了一種在許多細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的二胍酸環(huán)化酶蛋白。它的酶功能調(diào)節(jié)了一種控制細(xì)菌生存方式的中心信使物質(zhì)的產(chǎn)生。在黑暗中，這種蛋白質(zhì)幾乎完(空)全不活躍，但一旦暴露在日光的藍(lán)色成分中，它的酶活性就會迅速增加。格拉茨工業(yè)大學(xué)生物化學(xué)研究所光生化工作組負(fù)責(zé)人安德里亞斯·溫克勒說:“這種蛋白質(zhì)在光照下的酶活性比在黑暗中高出約1萬倍?！痹诖蠖鄶?shù)光感受器中，活性增加了5到50倍，導(dǎo)致蛋白質(zhì)活性的變化更加緩慢。Winkler解釋說:“相比之下，我們所描述的蛋白質(zhì)反應(yīng)非常強烈，所以它實際上就像一個開關(guān)?！毕襁@樣的高效蛋白質(zhì)開關(guān)可以在未來用于增強和優(yōu)化光遺傳學(xué)工具。
圖1 研究發(fā)現(xiàn)二胍酸環(huán)化酶蛋白調(diào)節(jié)了一種控制細(xì)菌生存方式的中心信使物質(zhì)的產(chǎn)生
蛋白質(zhì)在藍(lán)光下伸展
研究人員現(xiàn)在已經(jīng)解開了蛋白質(zhì)開關(guān)的結(jié)構(gòu)和功能。這種蛋白質(zhì)由兩個功能部分組成:一個負(fù)責(zé)感知藍(lán)光，另一個負(fù)責(zé)實際的酶活性，作為化學(xué)反應(yīng)的催化劑。如果它暴露在藍(lán)光下，蛋白質(zhì)會改變其結(jié)構(gòu)。當(dāng)它不活躍時，整個蛋白質(zhì)處于致密狀態(tài)，但當(dāng)它接觸到光時，蛋白質(zhì)拉伸，連接先前分離的酶部分。然后，這種蛋白質(zhì)產(chǎn)生特定的信使分子，向細(xì)菌發(fā)出環(huán)境條件正在發(fā)生變化的信號。如果可能的話，細(xì)菌會適應(yīng)這些新的環(huán)境。Andreas Winkler解釋說:“這方面的一個例子是聚集體的形成，被稱為生物膜，它使細(xì)菌更能抵抗環(huán)境的影響。”
潛在的醫(yī)療應(yīng)用
“我真的很興奮，我們的研究為這種迷人的蛋白質(zhì)的機制提供了有價值的見解，”該研究的第一作者、格拉茨工業(yè)大學(xué)生物化學(xué)研究所的博士生Urula Vide評論道?！傲私膺@種光激活酶開關(guān)背后的機制，為在一系列不同學(xué)科中的可能應(yīng)用打開了大門?！逼渲兄皇轻t(yī)學(xué)上使用的光基因治療方法。與光調(diào)節(jié)蛋白開關(guān)相關(guān)的藥物可以在精確的時間內(nèi)僅在身體的一個非常有限的區(qū)域起作用，這將減少潛在的副作用。光誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)開關(guān)也將為細(xì)胞生物學(xué)的研究帶來好處，因為它可以在分子水平上有針對性地觸發(fā)特定的變化，然后可以更有效地分析這些變化。“但是我們離這種特殊開關(guān)的實際應(yīng)用還有很長的路要走，”Winkler指出。然而，他相信他的團隊的研究已經(jīng)產(chǎn)生了一些重要的、基本的見解。
圖2 MsLadC二聚體在其暗適應(yīng)狀態(tài)下的晶體結(jié)構(gòu)
三維模型
在他們的實驗中，研究人員沒有從原始細(xì)菌中分離出蛋白質(zhì)，而是在基因工程的幫助下在實驗室中制造出蛋白質(zhì)。他們用x射線衍射分析了分子結(jié)構(gòu)，這是三維模型的基礎(chǔ)。結(jié)合補充實驗，該模型使研究人員能夠推斷出暴露在藍(lán)光下蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，從而轉(zhuǎn)化為關(guān)于生物開關(guān)分子功能的具體結(jié)論。
參考資料：
[1] Illuminating the inner workings of a natural protein switch: Blue-light sensing in LOV-activated diguanylate cyclases
相關(guān)產(chǎn)品
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
采購中心