科學家利用非極性包裝獲高穩(wěn)定膜蛋白

北京大學深圳研究生院與美國加州大學合作利用非極性包裝獲得高度穩(wěn)定的膜蛋白。該成果在線發(fā)表于《科學》。

膜蛋白作為生物膜功能行使的主要承擔者，一直是生物學家重點研究的對象。相較于水溶性蛋白，膜蛋白的設計十分困難，主要原因在于人們對能顯著影響膜蛋白穩(wěn)定性的結構特征知之甚少。

“在水溶性蛋白質的折疊與穩(wěn)定中起主導作用的疏水相互作用，因為磷脂雙分子層中的脂質非極性脂肪鏈的天然疏水隔絕，對于膜蛋白跨膜區(qū)域的結構穩(wěn)定性的能量學貢獻微不足道；相反，跨膜區(qū)域的空間包裝的破壞（比如引入空隙或空間沖突）則會大大損害膜蛋白天然折疊的穩(wěn)定性。”論文共同通訊作者、北京大學深圳研究生院特聘副研究員劉利軍說。

實驗人員以受磷蛋白為模板，利用分子動力學模擬，通過改變氨基酸系列，設計了一系列穩(wěn)定五聚卷曲螺旋簇；同時，通過對卷曲螺旋特有的七肽重復區(qū)的特定位點進行微調，他們獲得了高度穩(wěn)定的耐高溫、耐還原劑和耐蛋白質變性試劑的膜蛋白。該結構通過超離心分析和X-光晶體結構等方法得到確證。

該研究是首次主要利用非極性包裝獲得高度穩(wěn)定的膜蛋白，證明了膜蛋白的設計原則已經(jīng)取得了實質性進展，同時為利用非極性相互作用設計穩(wěn)定膜蛋白提供了重要的模型基礎。