新突破,哈尔滨工业大学何元政团队获得了新型
发表时间:2020-01-03 作者:211大学网

Heliorhodopsins(HeRs)是一类新型的微生物视紫红质(MRs),与所有其他MR同源性低(<15%),并且具有独特的膜拓扑结构,其中N末端面向细胞内侧,C末端面向细胞外侧。但是,对于HeRs的结构,一直不是很清楚。

2019年12月26日,哈尔滨工业大学生命科学院何元政团队在Cell Research 在线发表题为“Crystal structure of heliorhodopsin 48C12”的研究论文,该研究报道了HeR 48C12的结构,并从分子水平角度解决了HeR的关键生理特性,例如泵/通道活性和长光周期。这对于进一步理解视紫红质的工作原理,奠定了非常好的基础。


新突破,哈尔滨工业大学何元政团队获得了新型

Heliorhodopsins(HeRs)是一类新型的微生物视紫红质(MRs),与所有其他MR同源性低(<15%),并且具有独特的膜拓扑结构,其中N末端面向细胞内侧,C末端面向细胞外侧。为了探索HeRs的光活化机理,该试图解决HeR 48C12(以下简称HeR)的结构。

HeR蛋白在昆虫细胞中表达,并通过标准膜纯化方法纯化。纯化的HeR显示出单分散峰,并显示出高的热稳定性。在脂质立方相中生长出衍射良好的HeR蛋白晶体,并以2.7的分辨率解析了结构。该结构在每个不对称单元中均包含两个HeR分子(分别命名为链A和B),并且两个分子彼此排列得非常好。尽管结构独特且与其他MR的同源性低, HeR图显示了典型的七个跨膜螺旋束的MR。HeR结构最显著的特征是非常长的细胞外环1(ECL1),它主要由两条反平行的β链组成,这在其他视紫红质中从未见过。对表面静电的检查表明,细胞质侧(N端)带正电,而细胞外侧带负电。

该结构还表明,HeR形成二聚体。二聚体界面主要由两个垂直界面之间广泛的疏水相互作用形成:1)单体A的ECL1与单体B的ECL2 / 3在细胞外侧之间的相互作用;2)两种单体的跨膜螺旋TM4和TM5之间的相互作用。ECL1的缺失导致全跨视网膜(ATR)结合的完全丧失,其特征是紫色完全丧失,并且在尺寸色谱柱分析中主要聚集了一个小的低聚物肩峰。ECL1缺失与F144A / Y151S突变的组合导致蛋白质的完全聚集和紫色完全消失,这表明HeR功能需要二聚化。