所有生命形式的細(xì)胞都被磷脂制成的膜圍繞著。其中之一是心磷脂，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)而形成一個(gè)單獨(dú)的類(lèi)別。當(dāng)研究負(fù)責(zé)在古細(xì)菌(構(gòu)成生命的獨(dú)立域的單細(xì)胞生物)中產(chǎn)生心磷脂的酶時(shí)，格羅寧根大學(xué)的生物化學(xué)家做出了令人驚訝的發(fā)現(xiàn)。單一古細(xì)菌酶可以產(chǎn)生各種天然和非天然心磷脂以及其他磷脂。該結(jié)果顯示了生物技術(shù)應(yīng)用的潛力，已發(fā)表在《生物化學(xué)雜志》上。
細(xì)胞膜中最豐富的磷脂包含一個(gè)親水性頭部，兩個(gè)疏水性尾部連接至該親水性頭部。心磷脂-之所以所謂，是因?yàn)樗鼈兪紫仍谛呐K細(xì)胞中被識(shí)別-由于它們是由連接到四個(gè)脂質(zhì)尾巴的單個(gè)頭基組成的，因此略有不同。JBC論文的第一作者馬滕·埃斯特卡特(Marten Exterkate)說(shuō)：“我們知道細(xì)菌和真核生物中哪些酶負(fù)責(zé)心磷脂的產(chǎn)生，而古細(xì)菌中不負(fù)責(zé)。”
奇怪的頭組
他對(duì)這些心磷脂的興趣源于他對(duì)合成最小細(xì)胞的研究。格羅寧根大學(xué)的研究小組致力于細(xì)胞膜的生長(zhǎng)，其基礎(chǔ)是從基本構(gòu)件上酶促生產(chǎn)新的磷脂。”由于心磷脂存在于生物的所有生命域的細(xì)胞膜中，因此它們是合成細(xì)胞的理想成分。Exterkate想知道哪些酶負(fù)責(zé)古細(xì)菌中心磷脂的產(chǎn)生。“形成古細(xì)菌細(xì)胞膜的脂質(zhì)在結(jié)構(gòu)上不同于生活中其他兩個(gè)領(lǐng)域的脂質(zhì)，” Exterkate解釋說(shuō)。``此外，盡管其他域具有一種主要的心磷脂類(lèi)型，古細(xì)菌似乎會(huì)產(chǎn)生不同種類(lèi)的心磷脂，例如頭部基團(tuán)包含：只有一個(gè)負(fù)電荷或不同種類(lèi)的糖或硫酸鹽基團(tuán)。目前，我們幾乎不了解它們是如何合成的。”
通過(guò)搜索古細(xì)菌物種的基因組，Exterkate找到了心磷脂合酶的幾種候選基因。在標(biāo)準(zhǔn)的大腸桿菌細(xì)菌實(shí)驗(yàn)室菌株中表達(dá)了最古老的一種來(lái)自古細(xì)菌Methanospirillum hungatei的菌株，并對(duì)所得的酶進(jìn)行了分離和鑒定。``當(dāng)我們將酶與潛在的結(jié)構(gòu)單元混合時(shí)，它產(chǎn)生了預(yù)期的心磷脂物種。但是后來(lái)我們發(fā)現(xiàn)了一件非常令人驚訝的事情：另一種心磷脂的頭部非常奇怪。結(jié)果證明是發(fā)生反應(yīng)的緩沖溶液中的分子。
警鐘
“所有的警鐘開(kāi)始響起，” Exterkate回憶道。“如果這種酶可以將這種緩沖分子作為脂質(zhì)頭基團(tuán)摻入，它還能做什么呢?”事實(shí)證明，該酶能夠產(chǎn)生各種變體心磷脂和其他磷脂，同時(shí)包含天然和非天然的頭部基團(tuán)。某些酶是混雜的。他們可以使用與常規(guī)底材稍有不同的變體。但是這種酶在極端情況下是混雜的。它可以產(chǎn)生脂質(zhì)，例如在細(xì)菌細(xì)胞中，它們需要許多不同的酶。
這是第一個(gè)鑒定出的能夠產(chǎn)生整個(gè)范圍的不同心磷脂的酶。提取物：“其他古細(xì)菌具有相似的基因，可能也適合產(chǎn)生不同的心磷脂，這表明古細(xì)菌心磷脂的多樣性可以由相同的酶合成。”除了令人驚訝的發(fā)現(xiàn)外，這種新酶可能對(duì)于生產(chǎn)自行設(shè)計(jì)的膜也很有趣。這是有用的，因?yàn)槟ち字械念^基會(huì)影響膜的整體性能以及摻入膜中的酶的功能。Exterkate說(shuō)：“生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)可能會(huì)使用這種酶來(lái)人工改造膜以達(dá)到特定目的。”
標(biāo)簽： 古細(xì)菌酶
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