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中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所高貝樂(lè)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合美國(guó)耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院Jun Liu團(tuán)隊(duì)，揭示了細(xì)菌復(fù)雜鞭毛馬達(dá)結(jié)構(gòu)的新組分，豐富了關(guān)于定子-轉(zhuǎn)子相互作用復(fù)雜性的認(rèn)知。近期，相關(guān)研究成果以Tetrameric PilZ protein stabilizes stator ring in complex flagellar motor and is required for motility in Campylobacter jejuni為題，發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。細(xì)菌鞭毛馬達(dá)是首個(gè)被發(fā)現(xiàn)的生物旋轉(zhuǎn)機(jī)器。它的驅(qū)動(dòng)力由定子單元MotAB通過(guò)消耗離子動(dòng)力勢(shì)提供。MotAB的同源蛋白參與多種重要的細(xì)胞生命過(guò)程，因此研究鞭毛馬達(dá)有助于深化科學(xué)家對(duì)這類旋轉(zhuǎn)復(fù)合體的理解。在鞭毛馬達(dá)“齒輪傳動(dòng)”模型中，定子作為小型的主動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)大型被動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。有研究發(fā)現(xiàn)，在模式物種E. coli和S. enterica以外的較多物種中存在額外的周質(zhì)支架蛋白。這些蛋白能夠穩(wěn)定并形成更寬的定子環(huán)以產(chǎn)生更大的扭矩。目前，尚無(wú)報(bào)道表明胞質(zhì)側(cè)存在能夠與定子形成穩(wěn)定復(fù)合物的支架蛋白。該研究發(fā)現(xiàn)，位于胞質(zhì)側(cè)的FlgX蛋白構(gòu)成空腸彎曲桿菌復(fù)雜鞭毛馬達(dá)結(jié)構(gòu)的新組分，能夠與MotA的胞質(zhì)部分相互作用并穩(wěn)定馬達(dá)中的定子環(huán)。結(jié)構(gòu)分析顯示，F(xiàn)lgX屬于四聚體PilZ家族，與其他作為c-di-GMP受體的PilZ家族蛋白不同。研究顯示，F(xiàn)lgX不具備c-di-GMP結(jié)合能力，表明其在空腸彎曲桿菌中獨(dú)立于c-di-GMP的調(diào)控而發(fā)揮功能，代表了PilZ超家族新的功能分化。同時(shí)，研究在胞質(zhì)側(cè)發(fā)現(xiàn)了新的球形密度結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)將兩個(gè)FlgX連接在一起，但蛋白組分尚不清晰。FlgX或定子單元的缺失均導(dǎo)致周質(zhì)空間中FliL環(huán)和籠狀結(jié)構(gòu)的不完整，表明FlgX-定子復(fù)合體的組裝或早于FliL環(huán)和籠狀結(jié)構(gòu)的形成。對(duì)彎曲菌門的進(jìn)化分析顯示，F(xiàn)lgX與該門祖先的F3趨化系統(tǒng)綁定出現(xiàn)，表明FlgX可能是從該門的共同祖先中進(jìn)化而來(lái)。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院相關(guān)項(xiàng)目等的支持。論文鏈接