蛋白质运输“机器”的三维结构（图）

　　

    [生物通讯]蛋白质运输是所有细胞都不可或缺的一个过程。某些蛋白通过膜转移或膜插入分泌到细胞外或运送至细胞的细胞器中。现在，德国法兰克福Max Planck 生物物理研究院的科学家们确定了一个普遍存在的蛋白质运输机器的结构。这个结构为我们了解基本的生物学过程提供了新思路。

               (图1.通过对二维晶体的电子冷冻显微镜观察和图像加工计算得出的SecYEG复合体的顶视图。量度为20A 黄色条棒为蛋白质的跨膜片段）

    所有生活细胞的正常功能都依赖于基因产物－－即蛋白质－－向细胞内各个部位的运输。一些细胞还能产生作为细胞分泌物的蛋白。所有细胞和其内部的细胞器都被一个由一层薄薄的脂膜组成的膜系统所包被。因而就需要有特殊的蛋白质运输机器运送细胞新产生的蛋白质通过这些膜，或运送到细胞外。这个过程绝对不能出错，要受到严格调控。

    高等生物的细胞都有许多不同的细胞器，细菌的细胞相对简单，只有一到两个不同的细胞器。细菌中最重要的蛋白质运输系统与包括人类在内的高等生物中发现的一个蛋白质运输系统类似。大肠杆菌（Escherichia coli ）和其它细菌都有一个普遍存在的运输系统－－Sec 通路，Sec 通路的核心成分由三种不同的膜蛋白SecY, SecE, and SecG组成。大多数不作为细胞质细胞器主要组成的大肠杆菌蛋白都是由SecYEG复合体负责运输的，包括那些注定要插入到生物膜内的蛋白质。这些蛋白质通常都含有一个信号序列，信号序列就如同一个邮政编码，被蛋白质运输机器识别，然后，蛋白质就被运输通过一个由SecYEG 复合体形成的通道。

    德国法兰克福Max Planck生物物理研究院的研究人员现在首次确定大肠杆菌中SecYEG蛋白运输机器的结构。研究人员创造这个膜插入结构微小的二维晶体，然后通过电子冷冻显微镜术和图像加工确定了晶体的结构。

                 （图2.SecYEG复合体的侧视图。中心是两个蛋白单体之间形成的小腔。）

    这个结构图首次呈递了蛋白质运输机器的详细结构信息（见图1和图2）。图像显示，SecYEG 复合体的“本土环境”即脂膜上中存在一个叫做’“二具体（dimer)”。这个二具体被认为就是这个复合体的活化形式，二具体结合并运输分泌蛋白和膜蛋白。这个结构还揭示了组成该复合体次级结构的元素－－每一单体中含有15个跨膜片段。在二具体的界面上有一个小腔，蛋白质可能就是被连接的伴随蛋白质推动通过这个门户的。这个结构的揭示是朝着深入了解蛋白质运输这个基本的生物过程方向迈出的第一步。

参考文献：Breyton C, Haase W, Rapoport TA, Kuhlbrandt W, Collinson I, ’Three-dimensional structure of the bacterial protein-translocation complex SecYEG.’ Nature 2002 August 8;418(6898):662-5

消息来源：Max Planck科学促进协会

生物通摘译自BIO.COM