B12被确定为感光蛋白的关键部分

2018-05-16

em一组科学家发现并绘制了一种使用维生素B12来执行关键功能(包括基因调控)的光感应蛋白。 / em

研究嗜热菌Thermus thermophilus蛋白得到的结果至少涉及两个广泛关注的发现。首先,它拓展了我们对维生素B12的生物学作用的了解,维生素B12已经被认为有助于将脂肪转化为能量,并参与脑组织形成,但现在已被确定为光受体蛋白质的关键部分 - 有机体感知和响应光。

其次,该研究描述了一种新的基因调控模式,其中光敏蛋白质起着关键作用。科学家们观察到,这样做的结果是,细菌已经改变了现有的使用维生素B12的蛋白质结构,并以新的方式使它们发挥作用。

“大自然不仅借用了维生素,而且还真正地利用了整个酶单位,并对其进行了修改......并将其作为光传感器,”麻省理工学院化学和生物学教授凯瑟琳德伦南说。

本周在“自然”杂志上详细介绍了这些发现。该论文描述了三种不同状态的光感受器:在黑暗中,与DNA结合,并在暴露于光之后。

“我们能够获得所有系列结构,了解它在每个阶段的工作原理,这真是太好了,”Drennan说。

该论文共有九位作者,包括Drennan;研究生Percival麻省理工大学陈杨婷,Marco Jost和Gyunghoon Kang;马德里物理化学Rocasolano研究所的Jesus Fernandez-Zapata和S. Padmanabhan;以及西班牙穆尔西亚穆尔西亚大学的蒙塞拉特埃利亚斯 - 阿尔南兹,胡安曼努埃尔奥尔蒂斯 - 格雷罗和玛丽亚卡门波朗科。

研究人员结合X射线晶体学技术和体外分析来研究细菌。 Drennan研究了自从她是一名研究生以来使用维生素B12的酶,他强调说,研究的关键因素是由所有合着者完成的。

Jost进行结晶学分析以确定结构的形状,而西班牙研究人员Drennan指出,“进行了所有的对照实验,以表明我们真的在考虑这项权利”等等。

通过研究它们三种状态下的光感受器蛋白质的结构,科学家们对这些结构和它们的功能的理解比它们在一种状态下观察蛋白质的能力更深入。

微生物与许多其他生物一样,可以通过了解其是否处于光照或黑暗中而受益。感光体在黑暗中与DNA结合,并且阻止与嗜热栖热菌的基因有关的活性。当光照到微生物时,光感受器结构会像Drennan所说的那样开裂并“分崩离析”,并且细菌开始产生类胡萝卜素,这些类胡萝卜素保护生物体免受日光的负面影响,例如DNA损伤。

该研究还表明,光感受器与DNA结合的确切方式是新颖的。结构中含有四聚体,蛋白质的四个亚基,其中三个与基因物质结合 - Drennan说惊讶于她。

“这是关于科学的最好的部分,”Drennan说。 “你看到一些新颖的东西,那么你认为这不是那本小说,但是你做了实验[而且]。”

其他科学家称这一发现非常重要。 “这是一个令人兴奋的发展,”密歇根大学生物化学系教授Rowena Matthews说。马修斯补充说,在新发现的维生素B12及其衍生物腺苷钴胺素的使用中,“其多功能性知识非常有限”。

Drennan补充说,从长远来看,这一发现可能具有实际应用,如DNA转录的光导控制工程或蛋白质之间受控相互作用的发展。

“我会非常感兴趣......想想这是否可以实际应用,”Drennan说。

出版物:Marco Jost等人,“通过B12依赖性光感受器进行基因调控的结构基础”,Nature(2015); DOI:10.1038 / nature14950

来源:麻省理工新闻Peter Dizikes