中國科學家首次解析“能量耦合因子轉運蛋白”的工作機制

北京時間4月15日，由清華大學施一公教授所領導的研究團隊，首次解析了能量耦合因子轉運蛋白（energy-coupling factor transporter）的三維結構，并闡述了其分子機制。這將有助于研發抗革蘭氏陽性菌藥物。該成果在國際頂級學術期刊英國《自然》雜志在線發表。

我們所生活的自然界中，存在著多種多樣的細菌，通過革蘭氏染色法，能夠把細菌分為兩大類，即革蘭氏陽性菌（Grampositive bacteria）和革蘭氏陰性菌（Gram-negative bacteria）。大多數化膿性球菌都屬于革蘭氏陽性菌，能產生外毒素使人致病，金黃葡萄球菌、炭疽桿菌、肺炎雙球菌等是這類病菌的代表，可引發局部化膿感染、肺炎、心包炎等多種疾病；大多數腸道菌都屬于革蘭氏陰性菌，能產生內毒素，靠內毒素使人致病。

施一公研究組通過X-射線晶體衍射，確定了該能量耦合因子轉運蛋白的四聚體結構：兩個親水蛋白（EcfA和EcfA’）結合并水解ATP、提供能量；膜蛋白EcfS用于識別和轉運底物；膜蛋白EcfT傳遞能量。研究組發現膜蛋白EcfS與細胞膜基本處于平行狀態，而一般膜蛋白基本是垂直于細胞膜。這意味著該蛋白的工作機制，有別于目前轉運蛋白通用的“交替通路”模型，是一種嶄新的膜轉運蛋白機制。

對此，研究人員打了個形象的比喻：“膜蛋白EcfS就像一個酒杯，豎直狀態下接受外界維生素小分子，然后在能量傳遞的作用下翻轉把營養分子倒入細胞內。而之前發現一般膜轉運蛋白就像一個過道，向外開門的時候攝取細胞所需物質，向內開門的時候給細胞輸送各類分子?！?/p>

能量耦合因子轉運蛋白廣泛存在于革蘭氏陽性病原菌中，負責幫助細胞攝入維生素和其他微量元素，是近幾年才成功被鑒定的一類轉運蛋白。因此這項工作不僅是闡述能量耦合因子轉運蛋白工作機制方面的一次突破，也對解決日益嚴重的細菌抗藥性等問題有著參考價值。