Nature Communications | 李龍研究組和高寧研究組合作解析SecA-SecY蛋白轉(zhuǎn)運機制的底物嵌合結(jié)構(gòu)
2019年6月28日，北京大學生命科學學院、北大清華聯(lián)合中心李龍課題組與高寧課題組合作在 《Nature Communications》 雜志上在線發(fā)表了題為“Structure of the substrate-engaged SecA-SecY protein translocation machine”的研究論文。
蛋白轉(zhuǎn)運是生物生命活動中一種必不可少的過程，可以將分泌型蛋白從細胞內(nèi)輸出并將膜蛋白整合到脂質(zhì)雙分子層中。轉(zhuǎn)運的核心組分是進化上保守的蛋白轉(zhuǎn)運通道，在真核生物中為Sec61通道，在原核生物中為SecY通道。Sec61 / SecY通道可以使多種蛋白在真核生物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜或原核生物的質(zhì)膜上進行轉(zhuǎn)運。在細菌中，大多數(shù)分泌型蛋白通過SecA ATPase的介導，穿過SecY通道實現(xiàn)翻譯后轉(zhuǎn)運。但是由于缺乏結(jié)構(gòu)信息，人們對多肽如何通過SecA-SecY復(fù)合物的理解知之甚少。此文章解析了脂質(zhì)環(huán)境下SecA-SecY復(fù)合物中間態(tài)的電子冷凍顯微鏡（cryo-EM）結(jié)構(gòu)，首次揭示了多肽底物與SecA-SecY在轉(zhuǎn)運過程中的相互作用。
SecA-SecY-底物總體結(jié)構(gòu)
在該結(jié)構(gòu)中，多肽底物N端的信號肽被SecY通道和脂分子共同識別；C端肽段穿過SecY中央孔道， 經(jīng)過SecA的two-helix finger結(jié)構(gòu)，在SecA入口處，被SecA的一個像夾子樣的結(jié)構(gòu)卡住，形成β片層結(jié)構(gòu)。結(jié)合之前的生理和生化數(shù)據(jù)，該結(jié)構(gòu)在分子水平上提供了SecA在ATP水解循環(huán)對眾多底物的序列非特異識別機制，為全面理解ATP驅(qū)動的多肽轉(zhuǎn)運過程奠定了堅實的基礎(chǔ)。
北京大學生命科學學院、北大清華生命科學聯(lián)合中心李龍研究員、高寧教授與美國哈佛醫(yī)學院Tom Rapoport教授為該論文的共同通訊作者。北京大學生命科學學院高寧組博士后馬成英以及李龍組技術(shù)員吳曉飛為該論文的共同第一作者。該項研究得到了膜生物學國家重點實驗室、北大清華生命科學聯(lián)合中心、科技部重點研發(fā)計劃以及國家自然科學基金的經(jīng)費支持，冷凍電鏡數(shù)據(jù)采集得到了北京大學電子顯微鏡實驗室及北大冷凍電鏡平臺的支持，負染電鏡分析得到了北京大學生命科學學院儀器中心的支持，結(jié)構(gòu)計算得到了北京大學計算中心高性能平臺的支持。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-10918-2
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