跨越植物与哺乳动物的耐盐蛋白

　　

生物通报道:很多年前，一群魏茨曼科学院（the Weizmann Institute）的科学家们希望知道像蛋白质这样的分子在极端环境下如何能正常行使功能，以此来分析分子对于生命的重要性。他们研究的这些蛋白来自死海微生物halophilic microorganisms——一种嗜盐菌。研究者在确定了这种菌的几种蛋白的3D结构后，发现这些蛋白不仅能在高盐的环境下生长，而且实际上还“喜欢”高盐环境。但是杜氏盐藻（Dunaliella salina）与这些微生物又不尽相同，因为它们可以生长在任何盐度的水域中，从死海的高盐海域到附近的淡水区域，杜氏盐藻都生长的很好。这独一无二的“盐广谱”的杜氏盐藻已经商业上用于获得天然β-胡萝卜素，但是经过魏茨曼科学院30多年的研究，这种微藻如何能够在不同的盐浓度中适应仍然不为人所知。

最近出版在PNAS的一篇文章里，研究院生化研究所Ada Zamir教授和Lakshmanane Premkumar博士，以及结构生物学研究所的Joel Sussman教授和Harry Greenblatt博士揭示了这一秘密。他们研究发现了耐盐性Dunaliella的一种关键蛋白的基本结构。与已知的动物来源的carbon anhydrases（参与碳代谢的蛋白酶家族）相比，杜氏盐藻的carbon anhydrases和它们的“远亲”(指前动物来源) 有相同的基本结构（除了一些显然的不同）。最令人惊讶的是这些蛋白表面的电荷交换形式：在耐盐性酶中的电荷一般都是负电荷，但是在没有耐盐性carbon anhydrases（淡水生活的微藻）表面则是负电荷/正电荷/中性混合物。这种结构也许说明了为什么微藻的carbon anhydrases可以在有盐离子，但又不依赖了盐离子的情况下能保持活性。除此之外，同样没有想到的是，在小鼠的肾脏里研究者发现了另一个已知的有一个相似的耐盐结构carbon anhydrases。为什么这样的结构一个出现在死海生物身上，一个出现在小鼠里，这样的进化问题可以引导科学家们对于肾脏生理学有新的认识。研究者希望从微藻的研究中可以受到启发，从而设计出针对于作用机理是耐盐的酶的新药（生物通记者：张迪）。