产甲烷菌Mtr复合物在厌氧冷冻电镜下的结构揭示其活性位点结合了一个类固氮酶簇

产甲烷古菌通过将甲基转移与化学渗透性钠离子（Na+）梯度的生成偶联来保存能量。这一核心的能量保存步骤由膜结合型 N5-甲基-H4MPT：辅酶 M 甲基转移酶（Mtr）催化。在此，我们报告了在严格厌氧条件下解析得到的来自 Mazei 甲烷八叠球菌（Methanosarcina mazei）的 Mtr 复合物高分辨率冷冻电子显微镜结构。 这些结构揭示，在膜平面内嵌于 MtrCDE 三聚体中心腔中的一个出乎意料的高电子密度金属簇。基于其独特的拓扑结构和电子密度，我们将其建模为一个 [FeSC] L 型簇。在 MtrA-MtrCDE 结合状态下，该金属簇邻近辅酶 M 底物以及 MtrA 的咕啉辅因子，从而位于该酶催化核心的正中心。 我们进一步表明，MtrA 与 MtrCDE 的结合会触发 MtrDE 界面内的重排，从而拓宽一条推定的离子传导通路。保守的钠结合位点与催化中心的邻近关系提示，甲基转移化学过程与 Na+ 转运之间可能存在联系。从更广泛的背景来看，这些发现增进了我们对于甲基转移如何类似于氧化还原化学、驱动化学渗透性能量转换的理解。

产甲烷古菌通过将甲基转移偶联到化学渗透性钠离子（Na+）梯度的生成来保存能量。这一核心的能量保存步骤由膜结合的N5-甲基-H4MPT：辅酶M甲基转移酶（Mtr）催化。在本研究中，我们报道了在严格厌氧条件下测定的、来源于Methanosarcina mazei的Mtr复合物高分辨率冷冻电子显微镜结构。

这些结构揭示出，在膜平面内嵌于MtrCDE三聚体中央腔体中的一个出乎意料的高电子密度金属簇。基于其独特的拓扑结构和电子密度，我们将其建模为一种[FeSC] L型簇。在MtrA-MtrCDE结合状态下，它定位于辅酶M底物和MtrA的咕啉辅因子两者附近，因此恰好位于该酶的催化核心。我们进一步表明，MtrA与MtrCDE的结合会触发MtrDE界面内部的重排，从而拓宽一条推定的离子传导通路。保守的钠结合位点与催化中心的邻近性提示，甲基转移化学过程与Na+转运之间可能存在联系。

在更广泛的背景下，这些发现增进了我们对甲基转移如何像氧化还原化学一样驱动化学渗透能量转换的理解。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.03.736320v1?rss=1

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