叶克穷博士再发《PNAS》文章解析未知蛋白功能

　　生物通报道：来自中科院生物物理所结构与分子生物学中心生物国家生物大分子国家重点实验室（National Laboratory of Biomacromolecules）与北京生命科学研究所（National Institute of Biological Sciences，NIBS）的研究人员通过揭示存在于线粒体膜上未知功能的蛋白MitoNEET的结晶结构，分析认为mitoNEET等具有CCCH结构域的蛋白具有电子传递功能。这一文章发表在《美国国家科学院院刊》上。

文章的通讯作者是来自北京生科院的叶克穷博士，以及生物物理所的王金风研究员。

原文摘要：
Published online before print August 31, 2007
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 10.1073/pnas.0702426104
Crystal structure of human mitoNEET reveals distinct groups of iron–sulfur proteins 
[Abstract]

蛋白质是一种生物大分子，基本上是由20种氨基酸以肽键连接成肽链。肽键连接成肽链称为蛋白质的一级结构。不同蛋白质其肽链的长度不同，肽链中不同氨基酸的组成和排列顺序也各不相同。肽链在空间卷曲折叠成为特定的三维空间结构，包括二级结构和三级结构二个主要层次。有的蛋白质由多条肽链组成，每条肽链称为亚基，亚基之间又有特定的空间关系，称为蛋白质的四级结构。所以蛋白质分子有非常特定的复杂的空间结构。一般认为，蛋白质的一级结构决定二级结构，二级结构决定三级结构。

蛋白质的生物学功能在很大程度上取决于其空间结构，蛋白质结构构象多样性导致了不同的生物学功能。蛋白质结构与功能关系研究是进行蛋白质功能预测及蛋白质设计的基础。蛋白质分子只有处于它自己特定的三维空间结构情况下，才能获得它特定的生物活性；三维空间结构稍有破坏，就很可能会导致蛋白质生物活性的降低甚至丧失。因为它们的特定的结构允许它们结合特定的配体分子，例如，血红蛋白和肌红蛋白与氧的结合、酶和它的底物分子、激素与受体、以及抗体与抗原等。知道了基因密码，科学家们可以推演出组成某种蛋白质的氨基酸序列，却无法绘制蛋白质空间结构。因而，揭示人类每一种蛋白质的空间结构，已成为后基因组时代的制高点，这也就是结构基因组学的基本任务。对于蛋白质空间结构的了解，将有助于对蛋白质功能的确定。同时，蛋白质是药物作用的靶标，联合运用基因密码知识和蛋白质结构信息，药物设计者可以设计出小分子化合物，抑制与疾病相关的蛋白质，进而达到治疗疾病的目的。因此，后基因研究有非常重大的应用价值和广阔前景。

MitoNEET是一种存在于线粒体膜上未知功能的蛋白，近期的研究发现这种蛋白能特异性地绑定在抗糖尿病药物pioglizatone上。

为了进一步了解这一蛋白的功能，生物物理所与NIBS的研究人员揭示了人类mitoNEET蛋白的可溶性位点（32–108残基）的结晶结构（1.8-Å 分辨率）。通过分析这一结晶结构，研究人员发现了一个缠绕的同源二聚体（intertwined homodimer），其中每一个亚基都结合了一个[2Fe-2S]簇。这种[2Fe-2S]的由三个半胱氨酸和一个组氨酸组成的连接结构与大多数的三个半胱氨酸，以及Rieske蛋白中观测到的两个半胱氨酸都不相同。

并且这种结构簇是由17个连续的残基形成的modular structure包装而成，而这种motif至少在其七种不同的生物蛋白中是保守的（这些生物包括细菌，古细菌，真核生物），都包含了共同序列：(hb)-C-X₁-C-X₂-(S/T)-X₃-P-(hb)-C-D-X₂-H。研究人员将这命名为CCCH-type [2Fe-2S] binding motif。这九个保守的残基对于铁离子的连接，以及结构稳定具有重要意义，并且紫外可见吸收广谱分析也表明mitoNEET可以氧化和减少状态（reduced states）存在。因此这一研究说明mitoNEET等具有CCCH结构域的蛋白具有电子传递功能。
（生物通：张迪）

附：
叶克穷 博士

教育经历

1995  浙江大学生物学学士

2000  中科院生物物理所博士

工作经历

2005-present 北京生命科学研究所研究员

2001-2005  Memorial Sloan-Kettering Cancer Center博士后（ Dr. Dinshaw J. Patel）

研究概述

该实验室主要研究蛋白质和核糖核酸之间的相互作用。核糖核酸除了在基因表达中作为信使，还有很多其他的功能。在各种生物体中已经发现了很多非编码的核糖核酸，它们不翻译成蛋白质，却在结构、催化、基因调节中起重要作用。这些非编码核糖核酸通常和蛋白质结合后行使其功能。该实验室一个主要的研究领域是所谓的核酸干扰。这是由长度约为21个核甘酸的微小核糖核酸介导的基因调控过程。该实验室将研究这些微小核酸是如何生成、如何工作、又是如何受到调控的。其他的课题还包括一些由核糖核酸介导的核糖核酸修饰系统。该实验室主要使用X光晶体学，核磁共振等结构方法以及生化分析作为研究手段。