“我科学家研究发现独特的pH依靠蛋白质相互作用”

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10月28日，记者从中科院青岛生物能源与过程研究所获悉，该代谢物组学研究组冯银刚研究员率领的研究小组在能量微生物一对相互作用蛋白模块中发现了独特的依赖ph的双键位点切换现象，相关成果于近期国际 该研究不仅揭示了生物联系多、复杂精巧的控制机理，而且为ph依赖的蛋白质器件和生物材料开发提供了新的材料，对合成生物学和生物技术的应用具有重要价值。

ph几乎都是水溶液中发生化学反应的重要因素，在生命过程中起着重要的作用。 机体有多个依赖于ph值的蛋白质功能开关，不仅可以控制细胞的生理和生化过程，还可以作为生物技术开发中重要的感应器件和功能开关。 目前已知的依赖ph的蛋白质构象变化都是通过诱导ph变化实现“开-关”式的开关调控，发现新的依赖ph的蛋白质相互作用方法具有重要的科学应用价值。 代谢组学研究小组组长长期以有效分解木质纤维素的聚合酶复合体“纤维小体”为对象展开研究，研究了溶剂产纺锤—丙酮丁醇纺锤—的纤维小体，发现了一种新的依赖ph的蛋白质相互作用变化方法。 核磁共振技术表明，该细菌中的一对纤维小体组装模块——粘连模块和对接模块在低ph条件下选择性结合于一个部位，在高ph条件下选择性结合于另一个部位，在不同ph条件下形成两个相互作用部位之间的切换 。 随后，研究人员利用核磁共振、x射线结晶学、微量热、分子动力学模拟等多种生物物理技术，揭示了这两个蛋白质模块相互作用后ph依赖性的化学和结构机理:对接模块上两个结合部位的不对称残基、 愈合模块上结合部位的负柔性残基的pka漂移都引起了蛋白质模块相互作用的ph依赖性部位的切换现象。 这个精巧的依赖ph值的蛋白质相互作用模型不同于其他已知的依赖ph值的蛋白质相互作用方法，不仅揭示了生命体中可能存在的许多杂分子作用机理，而且为生物材料开发、蛋白质质感响应器件设计、合成生物学元件设计等许多生物技术应用提供了新的素材和方案。

该代谢物小组学研究小组组长致力于木质纤维素的分解利用和生物质燃料的开发，在有效分解木质纤维素的分子机械“纤维小体”研究方面取得了许多重要的研究成果，在高温厌氧菌的遗传改造、代谢工程和合成生物学开发方面，具有独特的研究方向和国际领先地位 这篇论文报告的研究成果是代谢物小组学研究小组组长在木质纤维素的分解利用和“纤维小体”研究中反复得到的重要成果。 代谢组学研究组博士生姚形哲、助理研究员陈超、蛋白质设计研究组副研究员王业飞为本论文共同第一作者，代谢组学研究组冯银刚研究员为本论文通讯作者。 该项事业得到国家自然科学基金委员会、中国科学院和以色列科学基金会的资助。

图1. ph依赖蛋白质相互作用网站切换。 a .不同ph值条件下核磁共振观测到的不同相互作用部位。 b .两种结合方法复合体的晶体结构。 c. ph值依赖的耦合网站切换机制的动画模型。 在这个模型中，蓝色是阻塞模块，黄色/绿色是一个对接模块上的两个部分对称的结合网站。