清华施一公院士颁发最新PNAS文章

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清华施一公院士颁发最新PNAS文章

起源：生物通 2014-8-20 何嫱

　　来自清华大学的研究人员在新研究中解析了，转运蛋白AdiC 介导pH依赖性底物转运的分子机制。相干论文“Molecular mechanism of pH-dependent substrate transport by an arginine-agmatine antiporter”揭晓在8月18日的《美国国度迷信院院刊》（PNAS）上。

　　清华大学的施一公（Yigong Shi）教学是这篇论文的通信作者。施一公研究组重要努力于应用结构生物学和生物化学的手腕研究肿瘤产生和细胞凋亡的分子机制，会合于肿瘤克制因子和细胞凋亡调理蛋白的结构和功能研究、严重疾病相关膜蛋白的结构与功能的研究、胞内生物大分子机械的结构与功效研究。返国后这6年里，施一公在Nature等国际顶级期刊上揭橥了多篇论文，同时他也搭建起了以清华大学为核心的人材引入桥梁。客岁入选为中科院院士。

　　诸如大肠杆菌、沙门氏菌和鼠疫杆菌一类的肠致病菌，都是依附于庞杂的耐酸性体系（acid-resistance systems，ARs）在胃极其酸性的情况中保存。在三种已知的ARs中，AR2跟AR3的份子机制获得了更深刻地剖析。在年夜肠杆菌中，AR2和AR3各自应用两个分子元件：一个嵌入膜中的氨基酸反向转运卵白（antiporter）和一个胞质脱羧酶来排挤细胞内的质子。

　　AR3包含有一个氨基酸反向转运蛋白AdiC，担任胞外L-精氨酸（Arg）与胞内胍基丁胺（Agm）的交流。一个精氨酸脱羧酶AdiA，经由过程移除Argα-羧酸基团上的一个二氧化碳分子将Arg转换为Agm。与AR3类似，AR2包括有一个反向转运蛋白GadC，担任细胞外L-谷氨酸（Glu）与细胞内γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid ，GABA）的交换。两个Glu脱羧酶GadA和GadB将Glu改变为GABA。AR2或AR3每次转运和脱羧轮回都可以将细胞质中的一个质子排出至细胞外环境中，由此进步细胞内pH，增进细菌在酸性环境下存活。

　　氨基酸反向转运蛋白AdiC或GadC的转运活性都严格地依赖于pH值。两种转运蛋白都只在pH值6.0或以下时显示壮大的转运活性。在中性或更高的pH值下，AdiC或GadC均不明显的转运活性。只管以后研究人员已取得了一些对于AdiC的结构信息，对AdiC感知酸性pH的分子机制却仍不完整明白。

　　在这篇文章中，研讨职员借助于丙氨酸扫描诱变（alanine-scanning mutagenesis）和体外基于蛋白脂质体的转运剖析技巧，断定了Tyr74是AdiC中一个相当主要的pH感到器。他们证明AdiC变异体体Y74A在一切检测的pH值上均表现强盛的转运活性，并维持了对Arg:Agm严厉的底物特异性。用苯丙氨酸（Phe）而非其余的氨基酸来替换Tyr74，能够保持pH依赖性的底物转运。

　　联合这些观察成果与构造信念，研究人员肯定了pH引诱AdiC激活的运作模子：质子之间的阳离子&ndash,企业内训;π彼此感化以及Tyr74的芬芳族侧链攻破了AdiC关闭的构象，使得AdiC可能感知pH值。辨别出这一pH感应器和pH感应机制将推进懂得细菌的pH依赖性耐酸机制。