研讨提醒一种特别血红素

中国迷信院生物物理研讨所孙飞课题组与德国马克斯-普朗克研讨所Hartmut Michel课题组，在《德国利用化学》上颁发了题为The unusual homodimer of a heme-copper terminal oxidase allows itself to utilize two electron donors的研讨论文。该任务研讨了一种来自超嗜热菌的特别的血红素-铜终端氧化酶，通过解析其高分辩率冷冻电镜构造，发现了其既能氧化细胞色素c又能氧化氢醌的共同催化机制，并发现了它的质子通道和氧气通道具备新颖的构造特征。这些成果进一步丰厚了人类关于分歧物种间细胞色素c氧化酶构造差别的懂得，提醒了细胞色素c氧化酶在极度情况下的退化顺应性。

血红素-铜终端氧化酶家族卵白是一类紧张金属卵白酶，担任高效催化电子从细胞色素c或氢醌通报给氧分子，将氧气还原为水。该家族成员是多亚基复合物，在哺乳植物线粒体中由14个亚基构成，而在年夜多半中由3个亚基构成。它们的焦点催化亚基I十分激进，联合有两个血红素和一个铜原子，此中铜原子与高自旋血红素的铁原子造成双核中间；亚基II通常联合有两个铜原子，造成双核中间。细胞色素c氧化酶属于血红素-铜终端氧化酶家族成员，之前研讨显示，它普通只能使用细胞色素c作为电子供体。分歧物种间的细胞色素c氧化酶构造上存在显着差别，包含亚基数量、亚基I/II的跨膜螺旋数、质子通道及氧气通道构造特征等，探求这些细胞色素c氧化酶的分歧构造，可提醒该卵白的退化趋向和发扬分歧生物学功效的构造根底。

Aquifex aeolicus是最陈旧的分支、最嗜热的菌之一，最适成长温度85-95℃，散布活着界各地的低温液体情况中，包含海洋和陆地，能顺应多种极度情况。2012年，Hartmut Michel课题组初次报道了该嗜热菌有一种共同的细胞色素c氧化酶，既能氧化细胞色素c又能氧化氢醌，但催化机制和退化上的意义仍未知。孙飞课题组与Hartmut Michel课题组颠末多年单干，近期应用冷冻电镜单颗粒技术解析了A. aeolicus细胞色素c氧化酶的三维构造，分辩率到达了3.4埃。它造成一个共同的同源二聚体，联合模式分歧于以往报道的其它物种的细胞色素c氧化酶。在它的二聚体界面处，有两个底物氢醌分子（NQ）慎密联合在复合体上，造成一条潜在的电子通报链，使得整个细胞色素c氧化酶在氧化细胞色素c的同时又能氧化氢醌。研讨标明这种共同的二聚化特征关于双底物催化是需要的。构造阐发证明，A. aeolicus细胞色素c氧化酶为了顺应低氧、低温情况，它的质子通道效率显着下降，而氧气通道效率添加。此外，与A. aeolicus呼吸链复合物III相似，它也有一些共同的热稳定性构造特征。这些研讨结果进一步丰厚了人类对细胞色素c氧化酶的构造和功效的意识。这也是研讨团队继解析A. aeolicus呼吸链复合物III构造的又一紧张停顿，无利于深化相识这一陈旧超嗜热菌的呼吸作用以及呼吸链复合物为顺应极度前提采用的退化战略。 (100yiyao.com）