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PNAS:科学家破译PutA蛋白的3D结构图

日期:2014-05-15 00:00:00

人体内充满了称为酶的蛋白质,它们可帮助体内几乎所有的功能。数十年以来,为了了解酶如何发挥作用,以及如何为许多疾病研制更好的药物和治疗方法,科学家们一直都在研究酶。目前,密苏里大学的研究人员完成了一种称为脯氨酸利用蛋白A (PutA)的酶的3D结构图。PutA通过将氧添加到分子中,可促进代谢。密苏里大学生物化学系的John Tanner教授称,这种酶的3D结构图将使研究人员更好地了解它的功能,从而有助于药物制造商研制出更有效的药物。

脯氨酸利用蛋白A(PutA)是双功能的外膜黄素酶,可通过连续的脯氨酸脱氢酶活性和醛脱氢酶结构域,催化L脯氨酸和L谷氨酸盐的氧化。PutA位于革兰氏阴性细菌的外膜,通过把来自环境中的脯氨酸氧化与膜相关的醌类减少相结合,在能量代谢中发挥重要的作用。

Tanner称:“PutA实际上是两种酶融合在一起,使它的加工处理更加有效。现在,了解了PutA的构造之后,大家就能正确地研究它是如何发挥作用的。一些危险的细菌,如幽门螺杆菌(h. pylori,可感染胃组织)可利用PutA酶来生长。发现这种酶的结构,将为这种蛋白质如何发挥作用,提供有价值的见解,也为设计抑制或增加某种蛋白质功能的药物提供了蓝图,这将使这些药物更加的有效。”

Tanner通过利用一个称为蛋白质晶体学(protein crystallography)的过程,完成了这项研究。这个过程涉及到,由PutA酶组成的生长微观晶体。然后,Tanner将蛋白质晶体运到加利福尼亚伯克利,在那里它们被暴露于一种称为“beamline”的高能X射线中。Beamline装置在世界上只有五台,有足球场那么大。

Beamline可捕捉X射线,使其聚焦在蛋白质晶体上,并记录晶体上反射或衍射出来的光束。Tanner解码了蛋白质晶体上发出的衍射图,以了解蛋白质中原子的精确排列,并绘制了PutA酶的3D结构图。

Tanner称:“没有MBC beamline,这整个项目就不可能完成。大家校园唯一的X射线装置的能力只是beamline的一小部分,没有这样一种高能X射线装置,大家就不可能完成这项复杂的测绘项目。”

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