界面交换协同调控古菌乙酰辅酶A脱羰基酶/合酶中的碳转移

Wood-Ljungdahl途径是生物界中最古老的碳固定与能量代谢途径之一，被产甲烷古菌等生物所利用。其核心代谢复合体之一是乙酰辅酶A脱羰基酶/合成酶（ACDS）复合体，通过一氧化碳脱氢酶（CODH）、乙酰辅酶A合成酶（ACS）和钴胺素铁硫蛋白（CoFeSP）的协同作用，催化乙酰辅酶A的合成与裂解。与细菌中的CODH/ACS不同，古菌ACDS缺乏稳定的双功能CODH-ACS结构，这引出了一个问题：反应性很强的CO和甲基中间体如何在催化模块之间实现高效转移。 我们结合冷冻电子显微镜、交联质谱、小角X射线散射和生物物理分析，解析了来自Methanosarcina acetivorans的约2 MDa古菌ACDS超复合体的组织方式与动态特征。我们鉴定出CoFeSP是一个核心结构支架，其可通过CdhD亚基保守的N端区域自组装形成六聚体至八聚体寡聚体。该支架很可能通过保守的无序末端区域锚定CODH和ACS，从而将催化模块定位于复合体外围。我们提出了一种机制，即ACS在CODH与CoFeSP之间发生瞬时交替结合，从而无需形成稳定的二元复合体即可实现高效的CO和甲基转移。这种动态组织形式与细菌中稳定的双功能CODH/ACS形成了根本性差异，凸显了瞬时相互作用如何在古菌中实现高效的乙酰辅酶A代谢。

Wood-Ljungdahl途径是生物界中最古老的碳固定与能量代谢途径之一，被产甲烷古菌等生物所利用。其核心代谢复合体之一是乙酰辅酶A脱羰基酶/合酶（ACDS）复合体，该复合体通过一氧化碳脱氢酶（CODH）、乙酰辅酶A合酶（ACS）和钴啉铁硫蛋白（CoFeSP）的协同作用，催化乙酰辅酶A的合成与裂解。不同于细菌中的CODH/ACS，古菌ACDS缺乏稳定的双功能CODH-ACS结构，这引出了一个问题：反应性很强的CO和甲基中间体如何在各催化模块之间实现高效转移。通过采用冷冻电子显微镜、交联质谱、小角X射线散射及生物物理学分析，我们解析了来源于Methanosarcina acetivorans的约2 MDa古菌ACDS超级复合体的组织方式与动态特征。我们鉴定出CoFeSP是一个核心结构支架，其通过CdhD亚基保守的N端区域自组装形成六聚体至八聚体寡聚体。该支架很可能通过保守的无序末端区域锚定CODH和ACS，从而将催化模块定位于复合体外围。我们提出一种机制：ACS在CODH与CoFeSP之间发生瞬时交替，从而在不存在稳定二元复合体的情况下实现高效的CO和甲基转移。这种动态组织方式与细菌中稳定的双功能CODH/ACS形成根本差异，凸显了瞬时相互作用如何在古菌中实现高效的乙酰辅酶A代谢。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.07.736967v1?rss=1

🏷️ 古菌ACDS复合体 Wood-Ljungdahl途径 乙酰辅酶A代谢 碳转移机制 冷冻电镜 瞬时蛋白相互作用