生物化学与分析生物化学

抽象的

嗜盐蛋白在高盐盐水中的稳定性：以[2Fe-2S]铁氧还蛋白为例

阿迈勒·K·班迪奥帕迪亚伊

除了正常或中温环境外，地球上的极端盐度和其他恶劣环境中也存在生物。极端嗜盐菌在饱和盐的自然环境中作为纯培养物茁壮成长，因为其他微生物无法生长。在进化过程中，这些微生物长出了专门的运输装置来解决渗透调节问题。因此，它们的整个生化机制开始在这种中温菌无法承受的高盐盐水环境中发挥作用。因此，在过去的五十年中，人们进行了深入的研究，以了解这些蛋白质和酶的盐依赖性。铁氧还蛋白是一种小的可溶性蛋白质，与氧化还原酶一起在细胞质中的脱羧反应中作为电子载体。它的两个代表，来自盐生盐杆菌 (HmFd) 和盐生盐杆菌 (HsFd) 得到了广泛的研究。 HmFd 和 HsFd 的原子结构表明，晕圈适应主要由 N 端区域约 24 个残基长的超酸性插入域介导。通过设计的动力学和热力学实验证明 HsFd 确实适应高盐环境，需要 ≥1.5M 盐才能保持其整体结构完整性。虽然非特异性静电效应在 ≤0.25M 盐时起作用，但更高的盐会促进盐桥和疏水稳定性。在特定离子相互作用的霍夫迈斯特效应起作用的中间盐下，HsFd 形成疏水塌陷中间体，其结构特性与饱和盐中的天然状态不同。因此直观地看，天然状态下的 HsFd 似乎具有后霍夫迈斯特效应，因为可能会发生三级相互作用的广泛调节。