清华大学施一公研究组最新PNAS文章

　　

生物通报道：维生素C（也被称为抗坏血酸），是真核生物中许多基础代谢反应所需的物质，也是人类的必要营养素，在保护机体应对氧化压力中具有重要作用。细胞色素b₅₆₁（Cyt b₅₆₁）是一种抗坏血酸依赖的氧化还原酶，这种真核生物独有的酶高度保守，具有多次跨膜的结构。Cyt b₅₆₁在许多重要的生理学过程中具有关键性作用，例如抗坏血酸的回收再利用、以及铁吸收等。

尽管四十年前人们就已经发现了Cyt b₅₆₁，迄今为止人们还不清楚它的原子结构和作用机制。清华大学施一公教授的研究团队，对拟南芥的Cyt b₅₆₁进行了结构分析，获得了高分辨率的晶体结构。文章于一月二十一日提前发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上，第一作者是清华大学的Peilong Lu。

早年毕业于清华大学的施一公教授，如今是清华大学生命科学院的院。他主要致力于运用结构生物学和生物化学的手段，研究肿瘤发生和细胞凋亡的分子机制，解析重要蛋白和细胞内生物大分子机器的结构与功能。施一公教授回国后不断在Nature等国际顶级期刊上发表文章，高水平成果产出的频率，比他在国外时还要高。同时他也搭建起了以清华大学为中心的人才引入桥梁。

研究人员分别研究了，无底物结合状态和有底物结合状态的Cyt b₅₆₁结构。研究显示，Cyt b₅₆₁会形成二聚体，二聚体中的每个原体（protomer）包含六个跨膜螺旋和两个血红素。带负电荷的底物抗坏血酸（或单脱氢抗坏血酸），位于膜内和膜外的正电口袋中。研究人员指出，Cyt b₅₆₁识别和催化底物依赖两个高度保守的氨基酸，Lys81和His106。

这项研究通过结构和生化分析，向人们展现了Cyt b₅₆₁家族的一个通用电子转移机制。

施一公博士简介：

长江讲座教授，国家杰出青年基金获得者，“****”首批国家特聘专家

1985-1989 　清华大学生物科学与技术系，学士

1990-1995 　美国约翰霍普金斯大学医学院，分子生物物理学博士

1995     　 美国约翰霍普金斯大学医学院，博士后

1996-1997　 美国史隆凯特林癌症研究中心结构生物学实验室，博士后

1998-2001　 美国普林斯顿大学分子生物学系，助理教授

2001-2003　 美国普林斯顿大学分子生物学系，（终身）副教授

2003-2008　 美国普林斯顿大学分子生物学系，（终身）教授

2007-2008　 美国普林斯顿大学分子生物学系，Warner-Lambert/Parke-Davis教授

2008-至今   清华大学生命科学学院，教授、博导

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文摘要：

Structure and mechanism of a eukaryotic transmembrane ascorbate-dependent oxidoreductase

Vitamin C, also known as ascorbate, is required in numerous essential metabolic reactions in eukaryotes. The eukaryotic ascorbate-dependent oxidoreductase cytochrome b₅₆₁ (Cyt b₅₆₁), a family of highly conserved transmembrane enzymes, plays an important role in ascorbate recycling and iron absorption. Although Cyt b561 was identified four decades ago, its atomic structure and functional mechanism remain largely unknown. Here, we report the high-resolution crystal structures of cytochrome b₅₆₁ from Arabidopsis thaliana in both substrate-free and substrate-bound states. Cyt b561 forms a homodimer, with each protomer consisting of six transmembrane helices and two heme groups. The negatively charged substrate ascorbate, or monodehydroascorbate, is enclosed in a positively charged pocket on either side of the membrane. Two highly conserved amino acids, Lys81 and His106, play an essential role in substrate recognition and catalysis. Our structural and biochemical analyses allow the proposition of a general electron transfer mechanism for members of the Cyt b561 family.