能量耦合因子轉運蛋白結構與功能的研究

《能量耦合因子轉運蛋白結構與功能的研究》是依託清華大學，由王廷亮擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：能量耦合因子轉運蛋白結構與功能的研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：王廷亮
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

近年來，一類新型的重要的運輸因子—能量耦合因子ECF轉運蛋白，被成功地鑑定顯示在原核生物中負責維生素或其它微量營養元素的攝入。這類ECF 轉運蛋白都包含一個能單獨結合特異性底物的跨膜蛋白S 組分，並與兩個ATP結合蛋白A 及A’組分及一個能量耦合跨膜蛋白T 組分形成完整的運輸複合物，執行對特異性底物分子跨膜轉運的功能。2013年，本課題組成功解析了ECF轉運家族Group II蛋白成員HmpT ECF transporter四聚體複合物靜息態構象的晶體結構，在《Nature》上首次報導了該蛋白複合物的工作分子機制。此次申請依託清華大學醫學院，擬使用生物化學及結構生物學技術，進一步深入對包括EcfS 組分底物結合構象以及ECF轉運蛋白結合核酸或底物不同構象等結構與功能進行針對性的研究，期望能真正地闡述ECF 轉運系統結合特異性底物在跨膜轉運的分子機制。

結題摘要

本課題研究重點將集中於近年來新鑑定的一類重要跨膜轉運載體—能量耦合因子轉運蛋白，其功能是負責攝取細菌生長的各種維生素或其它微量營養元素。本課題2015年自獲國家自然科學青年基金資助以來，取得了一系列重要進展。本課題組曾在2013年於《自然》雜誌報導了HmpT的高解析度分子結構 (參見 Wang, T. et al. Nature 2013, 497, 272-6)，提出了全新的HmpT蛋白轉運機理。2015年，本課題組通過分子動力學計算機模擬和高分辨質譜分析等實驗方法，首次確定維生素B6的前體化合物吡哆胺為HmpT的轉用底物。本研究工作於7月14日作為Featured Article發表在了 《自然》出版集團的最新子刊《細胞發現》上，標題為《吡哆胺是能量耦合因子轉運蛋白HmpT的酶促底物》，本研究的成果為理解維生素B6在HmpT的轉運過程中的作用機制具有重要的理論意義；也為新一代抗生素藥物的開發提供了科學的指導意義。此外，回響性的水凝膠在可控的藥物傳輸，再生醫學，感測器等方面具有巨大的潛力。通過pH能夠改變巨觀大小的蛋白質水凝膠可以用於感測器和藥物可控傳輸，酶回響的蛋白質水凝膠可以用於細胞的三維培養和組織工程。由於光照射的高通用性和時空可控性，光回響的水凝膠在幹細胞的分化，藥物控釋等方面具有很好的套用前景。然而，我們都知道，迄今為止還沒有一種光回響性的蛋白用於水凝膠的形成。本課題研究中，我們首次引入了光回響的蛋白用於水凝膠的形成。這種光控的膠體-溶液間的相互轉化可以套用於蛋白傳輸和細胞分離。我們構想這樣的生物共軛體和納米纖維在病原體的選擇檢測和回響性納米材料的準備中將發揮重大作用。課題成果於2015年8月29日發表於國際高水平學術期刊《Nanoscale》，影響因子為7.394。