【中国科学报】科学家发现细菌鞭毛转向调控非平衡因素 2017-04-12

本报讯(记者杨保国)近日,中国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室袁军华、张榕京课题组在细菌运动行为研究领域取得新进展,发现细菌鞭毛转向别构调控中的非平衡因素,研究成果近日发表在《自然—物理》上。

 

别构调控是指蛋白质复合体上的一个特定位置(称为位点)与特殊小分子(称为效应因子)结合后,通过结构改变影响该复合体其他远距离位点功能的过程。这是在生命现象中广泛存在的一个重要调控机制,普遍存在于酶的活性调节、信号转导系统的受体活性调节、离子通道调控、基因表达调控等重要生理过程中。别构调控这一现象通常是由平衡态模型描述的。

 

带鞭毛的细菌是通过镶嵌在细胞膜内的马达(几十纳米的转动型分子机器,称为鞭毛马达)旋转螺旋型的鞭毛,从而在液体里游动。鞭毛马达的转动方向(顺时针或逆时针)决定了细菌的游动模式。鞭毛马达转动方向的调控就是一个典型的别构调控过程。几十年来,人们一直在为这个调控过程是否有非平衡因素(外部能量输入)而争论不休。

 

据袁军华介绍,他们通过发展新的实验手段,系统测量了鞭毛马达在各种实验条件下的转向改变动力学行为,发现了这个调控过程中的非平衡因素,并进一步提出了非平衡态模型,提出这个非平衡过程的能量输入机制,解决了这个长期争论。

 

该非平衡机制的发现也揭示了细菌鞭毛马达如何感应外力的机制。该研究发现,虽然马达的能量输入仅有约0.2%用于别构调控,却很大程度上提高了马达对信号蛋白的灵敏度。这个发现对其他生物大分子机器的研究也有启发,预计在其他生物大分子机器中也会有这种将部分能量输入用于功能调控的非平衡现象。

 

《中国科学报》 (2017-04-12 第1版 要闻)http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2017/4/322381.shtm


     
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