细菌鞭毛核心中质子驱动分泌马达的结构

细菌III型分泌系统利用质子驱动力（PMF）将蛋白质跨内膜输出，但质子流如何与输出通道的开放偶联尚不清楚。在此，我们报道了来自肠炎沙门菌（Salmonella enterica）的完整鞭毛输出装置的单颗粒冷冻电镜结构，分辨率为2.5–4.2 Å。该结构通过对内源性组装体采用优化的提取条件获得，从而保留了完整的跨膜复合物。 FlhA的跨膜结构域在输出闸门下方形成一个由九个亚基组成的漏斗状篮形结构，每个亚基均包含一条由保守亲水性残基构成的埋藏通路，该通路跨越膜的疏水核心。FlhB首次在完整闸门内被解析出来，揭示出其螺旋穿行于FlhA通道之中，并在静息状态下将该通道完全封闭。一个无对称性约束的重构捕获到一个FlhA原聚体在充满水的腔体处向外铰接，从而打破了旋转对称性。 综合来看，这些结构界定了III型分泌系统中质子转导元件的构筑，并提示一种旋转式闸门机制，其与ATP合酶F0马达具有相似性；在该机制中，由PMF驱动的FlhA构象循环推动输出通道的受调控开放。

细菌III型分泌系统利用质子动力势（PMF）将蛋白质跨越内膜输出，但质子流如何与输出通道的开启相偶联仍不清楚。本文报告了来自肠沙门菌（Salmonella enterica）的完整鞭毛输出装置的单颗粒冷冻电镜结构，分辨率为2.5–4.2 Å。该结构通过对内源性组装体采用优化提取条件获得，从而保留了完整的跨膜复合物。

FlhA的跨膜结构域在输出门下方形成一个九聚体漏斗状篮形结构，其中每个亚基均包含一条由保守亲水性残基构成的埋藏通路，该通路跨越膜的疏水核心。FlhB首次在完整的输出门内被解析，揭示出其螺旋结构穿过FlhA通道，并在静息状态下将其完全封闭。一个无对称性约束的重构捕获到一个FlhA原聚体在充满水的腔体处向外铰接摆动，从而打破了旋转对称性。

综上，这些结构界定了III型分泌系统中质子传导元件的构筑特征，并提示了一种旋转式门控机制。该机制与ATP合酶的F0马达具有相似性，其中由PMF驱动的FlhA构象循环推动输出通道的受调控开启。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.13.732081v1?rss=1

🏷️ 细菌鞭毛 III型分泌系统 质子驱动力 冷冻电镜 FlhA/FlhB复合物