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为探究革兰氏阴性菌外膜蛋白（OMPs）正确折叠过程中，生存蛋白 A（SurA）辅助 β- 桶组装机器（BAM）的作用机制，研究人员对 BAM-SurA 全酶插入酶复合物结构进行研究。结果发现该复合物有多种构象状态，SurA 摆动与 BamC 相关。这为理解 OMPs 折叠机制提供新视角。
在微观的细菌世界里，革兰氏阴性菌有着独特的 “装备”—— 双层膜结构，其中外膜就像一层精密的滤网，既允许小分子营养物质等通过，又能阻挡大分子的入侵。外膜中的外膜蛋白（OMPs）对于细菌的生存和功能至关重要，它们就像是细菌的 “小助手”，帮助细菌完成各种生命活动。然而，这些 OMPs 在细菌内部合成后，需要被正确地折叠并插入到外膜中，这个过程就像一场复杂的 “组装游戏”，而 β- 桶组装机器（BAM）和生存蛋白 A（SurA）就是这场游戏中的关键 “玩家”。
BAM 是一个由五个不同亚基组成的多组分复合物，负责将 OMPs 折叠并插入外膜，就像一个专业的 “组装大师”。而 SurA 则是主要的周质伴侣，负责将新合成的 OMPs 运输到 BAM，类似于 “快递员”。尽管它们的作用很重要，但之前人们并不清楚 SurA 是如何与 BAM 相互作用并完成 OMPs 传递的，就像不清楚快递员是如何精准地把包裹递给组装大师的。这一知识缺口阻碍了我们对细菌外膜蛋白组装机制的深入理解，也限制了相关抗菌药物的研发。
为了解开这个谜团，国外研究人员开展了关于 BAM-SurA 全酶插入酶复合物结构和构象动力学的研究。他们的研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，为我们揭示了这个神秘过程的许多关键细节。
研究人员主要运用了冷冻电镜（cryo-EM）、核磁共振（NMR）以及表面等离子共振（SPR）技术。冷冻电镜技术让研究人员能够 “看” 到 BAM-SurA 复合物在原子水平的结构，就像给复合物拍了一张高清照片；核磁共振技术则用于验证 SurA 与 BAM 相互作用的界面，帮助确定它们之间的 “连接点”；表面等离子共振技术测量了 SurA 与 BAM 的亲和力，了解它们结合的紧密程度。
在研究结果部分：
- 伴侣蛋白 SurA 与 BAM 在体外形成稳定组装体：研究人员通过将纯化的 BAM 复合物与 SurA 混合，利用冷冻电镜观察到二者形成的全酶复合物，并解析出 “swing-in” 和 “swing-out” 两种构象状态。这就像是发现了快递员和组装大师之间有两种不同的 “工作模式”。
- SurA 通过 β 链互补与 BAM 结合：在 “swing-in” 状态下，SurA 与 BAM 形成两个关键相互作用界面。NMR 实验验证了其中一个界面，SPR 实验则表明 SurA 与 POTRA1, 2 的界面在相互作用中占主导地位。这说明快递员和组装大师之间存在特定的 “对接方式”，并且这种对接方式有主次之分。
- 结合在 BAM 上的 SurA 可摆动以探索构象空间：“swing-out” 状态与 “swing-in” 状态相比，有多个结构变化，如 POTRA1, 2 和 SurA 核心的位置移动等。这种变化暗示 “swing-in” 和 “swing-out” 状态可能分别对应底物结合前和结合后的不同阶段。就好像快递员在不同阶段有着不同的工作姿态。
- SurA 的构象空间与 BamA 的侧向门状态无关：研究发现，即使 BamA 处于由达巴万星诱导的外向关闭状态，SurA 依然能保持其摆动运动和与 BAM 的相互作用。这表明快递员的工作不受组装大师某个部件状态的影响。
研究结论和讨论部分指出，BAM 和 SurA 形成的稳定组装体 ——BAM-SurA 全酶插入酶复合物，在 OMPs 插入过程中起着关键作用。SurA 并非简单地与 BAM 进行短暂相互作用，而是作为全酶的一个组成部分。基于实验观察到的四种不同结构状态以及 SurA 和 BamC 的耦合运动，研究人员提出了一种 OMPs 折叠和插入的机制。在这个机制中，SurA 在 “swing-in” 和 “swing-out” 状态之间转换，就像一个 “分子开关”，引导底物进入 BAM 进行折叠和插入。这一发现挑战了以往对 SurA 作用的认知，为理解细菌 OMPs 组装提供了新的视角。此外，该研究还为开发针对 BAM 复合物的新型抗生素提供了理论基础，有望为对抗耐药革兰氏阴性菌开辟新的道路，在生命科学和健康医学领域具有重要意义。
