PNAS：细菌双组分调控复合体感受木糖的机制

　　7月18日，《美国科学院院刊》（PNAS）在线发表了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所张鹏研究组和姜卫红研究组合作完成的研究论文，题为Molecular mechanism of environmental d-xylose perception by a XylFII-LytS complex in bacteria。该研究通过解析梭菌质膜上负责木糖信号的双组分调控复合体XylFII-LytS的晶体结构，结合生理生化与遗传学分析，了细菌感受重要五碳糖—木糖并调控其吸收利用的机制。

　　木糖是秸秆等木质纤维原料中除葡萄糖外最主要的糖组分，是自然界中储量最丰富的五碳糖。如何使之为微生物高效利用并合成有用的化学品，是人们一直关注的问题。产溶剂梭菌是一类重要的工业微生物，它可以通过发酵产生丁醇、乙醇和丙酮等大化学品及生物燃料。尽管该菌可以利用一定量的木糖，但效率低下。在之前的研究中，姜卫红研究组发现在梭菌细胞内膜上存在一类保守的双组分蛋白复合体XylFII-LytS，用于感受中的木糖并调控其利用。这是木糖代谢过程中的一个重要环节，但其机制却知之甚少。

　　该项工作中，在研究员张鹏和姜卫红的指导下，李建戌等解析了拜氏梭菌中的木糖信号复合体XylFII-LytS周质空间结构域（XylFII-LytSN）在结合与不结合木糖状态下的三维结构。通过对这些结构的比较与分析发现，木糖可以性地结合在XylFII蛋白上，并其N端和C端结构域由状态转变为闭合状态。这种构象改变进而两个XylFII-LytSN二聚体形成异源四聚体，成为有利于信号传导的构架。因此推断，结合两木糖的XylFII-LytS异源四聚体是其活性形式，木糖信号经由这一四聚体中的两组氨酸激酶LytS传导到膜内，通过激活应答调控蛋白启动木糖ABC转运蛋白XylFGH的表达来改善木糖的利用。进一步，研究团队利用生理生化及遗传学方法，通过定点突变目的蛋白的关键氨基酸残基，并结合梭菌体内实验和表型分析，了上述推断。该研究了细菌木糖信号感受及调控的内在机制，为这一重要五碳糖的利用和工业菌株的提供了新的思和依据。

　　该研究得到了基金委和中科院的经费支持。实验数据收集工作得到了上海光源17U线站和国家蛋白质中心（上海）设施19U1/U2线站的支持与帮助。(生物谷

• 上一篇：合肥研究院在小细胞肺癌靶向治疗研究中取得进展
• 下一篇：新的研究结果告诉我们丙肝疫苗的诞生离我们不远了