我國科學家揭示細菌動力蛋白IniA 參與結(jié)核耐藥的新機制

    2019年8月29日，由上?？萍即髮W免疫化學研究所特聘教授饒子和院士率領(lǐng)的科研團隊與上?？萍即髮W特聘教授、中科院生物物理研究所胡俊杰研究員課題組合作，在Nature Communications上在線發(fā)表題為“Mycobacterial dynamin-like proteinIniA mediates membrane fission”的研究論文。在該研究中，他們發(fā)現(xiàn)IniA具有類似細菌動力蛋白的結(jié)構(gòu)折疊方式，并發(fā)揮膜分裂（fission）的功能，最終揭開了IniA 蛋白參與藥物耐受的新機制，對解決結(jié)核病耐藥性問題具有重要指導意義。

    研究人員利用X射線晶體學手段成功解析了恥垢分枝桿菌IniA蛋白的apo狀態(tài)（3.2Å分辨率）和GTP結(jié)合狀態(tài)復合物（2.2Å分辨率）的三維空間結(jié)構(gòu)。首次發(fā)現(xiàn)IniA 蛋白的折疊方式屬于dynamin超家族中的細菌動力蛋白家族。IniA具有一個經(jīng)典的GTPase結(jié)構(gòu)域以及兩段螺旋束結(jié)構(gòu)域Neck和Trunk。Neck和Trunk呈“V”形排布，這與cynobacteria的BDLP蛋白的溶液游離態(tài)形式類似。在Trunk的末端存在一段特殊的柔性lipid-interacting (LI) loop，可以與帶負電荷脂類相互作用從而插到細胞膜上。研究發(fā)現(xiàn)，與其他dynamin不同，IniA在溶液中并不形成核苷酸依賴性的二體形式，但是IniA可以在膜上形成核苷酸非依賴性的聚合現(xiàn)象。進一步的生化實驗發(fā)現(xiàn)，IniA具有改變膜形態(tài)的能力并行使GTP水解依賴性的膜分裂功能。細菌動力蛋白家族的分子活性長期以來有較大爭論，由于在構(gòu)架和進化上接近線粒體融合素（Mitofusin, MFN），這類蛋白一直被認為可以介導膜融合，而這項工作清楚的闡明了細菌動力蛋白具有膜分裂而不是膜融合的能力。

    細菌動力蛋白的解析雖然有較多進展，但其生理功能也一直困擾著研究人員。由于異煙肼、乙胺丁醇會抑制結(jié)核桿菌細胞壁合成，因而細胞膜缺乏保護而變得不穩(wěn)定、易損傷。研究最終證實，IniA通過膜結(jié)合并介導膜分裂的方式參與了膜損傷的修復，從而維持細胞膜的完整性，增加了病原菌在藥物壓力下的存活能力。這項研究首次揭開了IniA 蛋白的神秘面紗，加深了對細菌動力蛋白的認識，預(yù)示了原始的內(nèi)吞行為在細菌中可能存在，同時為解決結(jié)核病耐藥性問題提供了新的線索。