Nature揭示維生素新功能

日期：2015-10-09 09:05:36

麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們與西班牙的同事們一起，發(fā)現(xiàn)了一種感光蛋白并繪制出了它的圖譜。這一蛋白質(zhì)利用了維生素B12來執(zhí)行重要功能，包括基因調(diào)控。

這一通過調(diào)查來自嗜熱棲熱菌的蛋白質(zhì)獲得的研究結(jié)果，涉及了至少兩個(gè)廣泛感興趣的研究發(fā)現(xiàn)。首先，它擴(kuò)展了我們對(duì)于維生素B12生物學(xué)功能的認(rèn)識(shí)。人們已經(jīng)知道維生素B12可幫助將脂肪轉(zhuǎn)化為能量，且參與了腦形成。而現(xiàn)在研究人員發(fā)現(xiàn)它是光傳感器蛋白質(zhì)的一個(gè)重要組成部分，光感受器蛋白使得生物體能夠感知光并做出響應(yīng)。

第二，研究人員描述了一種基因調(diào)控新模式，感光蛋白在這一模式中發(fā)揮關(guān)鍵作用。科學(xué)家們觀察到細(xì)菌改變了利用維生素B12的現(xiàn)有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的作用，使得它們以新的方式運(yùn)作。

麻省理工學(xué)院化學(xué)與生物學(xué)教授Catherine Drennan說：“自然不僅借用了維生素，而且是整個(gè)酶單位，并改造了它……使得它成為了一個(gè)光傳感器。”

研究者們?cè)诒局艿摹蹲匀弧罚?span lang="EN-US">Nature）雜志上詳細(xì)說明了這些研究結(jié)果。研究論文描述了處于三種不同狀態(tài)：黑暗中，與DNA結(jié)合，及暴露于光線下之后的光傳感器。

Drennan說：“我們能夠得到所有一系列的結(jié)構(gòu)，了解它在各個(gè)階段的運(yùn)作機(jī)制，這真是太棒了。”

研究人員結(jié)合了X-射線晶體學(xué)技術(shù)和體外分析來研究這一細(xì)菌。通過研究處于三種狀態(tài)時(shí)光傳感蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，科學(xué)家們更深入了解了這些結(jié)構(gòu)及它們的功能。

像許多其他的生物體一樣，微生物通過了解它們是處于光線下或是黑暗中來使自身受益。光傳感器在黑暗中結(jié)合DNA，阻止嗜熱棲熱菌某些基因的活性。當(dāng)光照射微生物時(shí)，光感受器結(jié)構(gòu)會(huì)分崩瓦解，細(xì)菌開始生成類胡蘿卜素——保護(hù)細(xì)菌避免陽光的負(fù)面影響，如DNA損傷。

研究還闡明了光傳感器結(jié)合DNA的精確方式是一種新方式。這些結(jié)構(gòu)包含四聚體，蛋白質(zhì)的4個(gè)亞基中有三個(gè)結(jié)合了遺傳物質(zhì)——Drennan說這讓她感到吃驚。

“這是科學(xué)最有意思的部分。你看到了新東西，然而你覺得它并不是新的，但通過做實(shí)驗(yàn)?zāi)阕C實(shí)了它確實(shí)是。”

Drennan說，從長遠(yuǎn)來看，研究結(jié)果具有實(shí)際的應(yīng)用，例如設(shè)計(jì)光引導(dǎo)操控DNA轉(zhuǎn)錄，或開發(fā)蛋白質(zhì)之間受控的互作。