英国纽卡斯尔大学Nigel Robinson 教授领衔的团队10 月23 日在Nature 上撰文报道金属离子与蛋白完美匹配的机制，从而掀开基础生命科学研究新的一页。
生命，包括
微生物、植物和动物等，本质上是由数万亿的原子精巧组装而成，其中包括作为部分酶类组成部分的金属离子，如铜和锰。可以认为，这些蛋白围绕在金属原子周围折叠。研究小组表明，为确保一个含铜蛋白和一个含锰蛋白在正确的金属离子周围折叠，这些蛋白通常在细胞包含不同金属离子的不同区域进行折叠。因此，那种蛋白与那种金属离子结合是由折叠发生的区域决定的。而先前的一种看法认为，正确的金属离子通常是由于和蛋白结合的更加紧密，从而更容易结合。新的工作表明，这种看法并不代表事实。
Robinson 表示，尽管这项工作纯粹是处于好奇，但是由于众多蛋白含有金属离子，这项工作的发现将有重大应用价值，例如在合成生物学领域。合成生物学领域瞄准绿色能源，包括使用细菌吸收太阳光能产生氢气，这个过程就需要金属离子镍和铁。同时这项发现有助于一些疾病的研究，如阿尔茨海默症，后者通常有金属离子铜与蛋白的非正常连接。在由金黄色葡萄球菌导致的感染中，该研究也将有用武之地：锰和锌离子参与脓疮的消除。研究人员指出，无论是结合锰离子还是铜离子的蛋白，两者的金属离子结合方式完全一致。
以一种古细菌蓝绿藻为对象，研究小组发现，需要结合铜离子的蛋白转运到细胞膜与外膜之间的周质区域，与相互匹配的金属离子——在这种情况下为铜离子——相结合并折叠。相反，锰离子存在于胞浆中。研究小组证实，需要结合锰离子的金属蛋白通常在胞浆中进行折叠，在捕获锰离子后蛋白转运到周质区域。之所以选择蓝绿藻是因为这类生物对锰离子和铜离子有大量营养需求，这两种离子均为参与光合作用蛋白的组成部分。而之所以选择这两种金属离子，是因为他们位于所谓Irving—Williams 序列的两级，选择与蛋白匹配的金属离子挑战性颇高。在由BBSRC 资助的研究中，纽卡希尔大学研究人员开发一种新的方法，有助于发现金属结合蛋白，并可以迅速应用于其他类型的活体细胞和其他重要金属离子（包括锌、镍、钴、铁）。
令人吃惊的是，X-射线晶体结构衍射发现，结合锰离子的MncA 和结合铜离子的CucA 属于同一种cupinis 类型蛋白（拉丁语桶装物），具有相同的金属结合原子序列。如果考虑Irving—Williams 序列，那么在实验室条件下需要锰离子超过铜离子一万倍以上才能使得锰离子填充到MncA 上。一旦折叠，锰离子位置将下陷，锰离子进入蛋白内部，锰蛋白将随后转移到铜蛋白位置处，尽管Irving—Williams 序列效应已经依然存在，但锰离子将不会为铜离子所取代。
王小理 编译自
http://www.sciencedaily.com/releases/2008/10/081022135429.htm
作者：
2008-11-5