研究揭示磷脂合成關(guān)鍵蛋白甘油3-磷酸脂酰轉(zhuǎn)移酶的作用機(jī)制

近日，中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所李典范研究組、上海科技大學(xué)趙素文研究組合作，最新研究成果以Structural insights into the committed step of bacterial phospholipid biosynthesis為題，發(fā)表在Nature Communications上。研究解析了PlsY蛋白與底物、產(chǎn)物的共結(jié)晶高分辨率結(jié)構(gòu)，提出一個(gè)全新的“底物協(xié)助催化”的脂酰轉(zhuǎn)移機(jī)制。

所有生物的磷脂合成的**步都是由一個(gè)脂酰轉(zhuǎn)移酶將脂酰基轉(zhuǎn)移到甘油3-磷酸上，形成溶血磷脂酸。在細(xì)菌中，PlsY催化該步驟。PlsY蛋白是一個(gè)多次跨膜蛋白，不存在真核同源蛋白，與已知的脂酰轉(zhuǎn)移酶不同，PlsY不使用acyl-CoA或acyl載脂蛋白作為脂酰基供體，而是采用脂酰磷酸作為供體。

該項(xiàng)研究應(yīng)用脂立方相結(jié)晶技術(shù)，解析了PlsY的高分辨率結(jié)構(gòu)至1.48埃。同時(shí)，該研究解析了PlsY與兩個(gè)底物（甘油3-磷酸、脂酰磷酸）以及與兩個(gè)產(chǎn)物（溶血磷脂、無機(jī)磷酸）的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。通過結(jié)構(gòu)分析，研究人員提出“底物協(xié)助催化”機(jī)制，即脂酰磷酸激活甘油3-磷酸的羥基而引發(fā)親核攻擊，生成產(chǎn)物。與已知的脂酰轉(zhuǎn)移機(jī)制不同的是，PlsY介導(dǎo)的催化不需要組氨酸作為Schiff堿，糾正了文獻(xiàn)中的錯(cuò)誤認(rèn)識。此外，該研究建立了一個(gè)基于脂立方相雙層膜的酶學(xué)分析方法，通過一個(gè)“無機(jī)磷酸檢測器”蛋白的熒光變化，測定PlsY在該膜性介質(zhì)中的活性，并設(shè)計(jì)多種生化實(shí)驗(yàn)和突變體對所提出的新催化機(jī)制進(jìn)行驗(yàn)證。上海科技大學(xué)趙素文課題組通過計(jì)算手段印證了該催化機(jī)制。

研究工作得到了中科院、中組部青年千人計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金委員會(huì)以及上海市科委等的支持。