中国科学家首次解析“能量耦合因子转运蛋白”的工作机制

北京时间4月15日，由清华大学施一公教授所领导的研究团队，首次解析了能量耦合因子转运蛋白（energy-coupling factor transporter）的三维结构，并阐述了其分子机制。这将有助于研发抗革兰氏阳性菌药物。该成果在国际顶级学术期刊英国《自然》杂志在线发表。

我们所生活的自然界中，存在着多种多样的细菌，通过革兰氏染色法，能够把细菌分为两大类，即革兰氏阳性菌（Grampositive bacteria）和革兰氏阴性菌（Gram-negative bacteria）。大多数化脓性球菌都属于革兰氏阳性菌，能产生外毒素使人致病，金黄葡萄球菌、炭疽杆菌、肺炎双球菌等是这类病菌的代表，可引发局部化脓感染、肺炎、心包炎等多种疾病；大多数肠道菌都属于革兰氏阴性菌，能产生内毒素，靠内毒素使人致病。

施一公研究组通过X-射线晶体衍射，确定了该能量耦合因子转运蛋白的四聚体结构：两个亲水蛋白（EcfA和EcfA’）结合并水解ATP、提供能量；膜蛋白EcfS用于识别和转运底物；膜蛋白EcfT传递能量。研究组发现膜蛋白EcfS与细胞膜基本处于平行状态，而一般膜蛋白基本是垂直于细胞膜。这意味着该蛋白的工作机制，有别于目前转运蛋白通用的“交替通路”模型，是一种崭新的膜转运蛋白机制。

对此，研究人员打了个形象的比喻：“膜蛋白EcfS就像一个酒杯，竖直状态下接受外界维生素小分子，然后在能量传递的作用下翻转把营养分子倒入细胞内。而之前发现一般膜转运蛋白就像一个过道，向外开门的时候摄取细胞所需物质，向内开门的时候给细胞输送各类分子。”

能量耦合因子转运蛋白广泛存在于革兰氏阳性病原菌中，负责帮助细胞摄入维生素和其他微量元素，是近几年才成功被鉴定的一类转运蛋白。因此这项工作不仅是阐述能量耦合因子转运蛋白工作机制方面的一次突破，也对解决日益严重的细菌抗药性等问题有着参考价值。