阐明生物矿化肌球蛋白几丁质合酶ArCS1的功能结构域构架：I. 脂质的作用

在软体动物中，几丁质合酶是受生物调控的生物矿化过程所必需的，其中某些变体具有肌球蛋白运动结构域，可能将聚合物合成与细胞骨架联系起来。通过实验，我们建立了在盘基网柄菌（*Dictyostelium discoideum*）中表达 ArCS1_E22TM 的可靠流程，并开发了有效的纯化方法，利用 MSP 和特定脂质组成将 ArCS1_E22TM 重构于纳米盘中。MSP1D1deltaH5 被证明最适合用于纳米盘形成，可产生均一、单分散的纳米盘（约 8.2 nm）。通过负染色电子显微镜观察发现，将脂质组成优化为 POPC:POPE:POPG（3:1:1），并加入 20% 胆固醇后，纳米盘的质量和均一性均得到改善。利用 AlphaFold3 对全长 ArCS1 及其各亚结构域进行了建模；肌球蛋白运动结构域、糖基转移酶结构域和跨膜区域在各自内部均具有良好的结构确定性，但彼此之间的相对位置约束较为松散，提示它们之间可能存在柔性连接以及构象耦联。以 Mg²⁺ 和油酸作为配体进行建模，并结合与细菌纤维素合酶和酵母几丁质合酶 1 的比较分析，为底物结合以及几丁质聚合与转运的潜在机制提供了深入认识。本研究建立了一套标准流程，可在近天然或仿生膜环境中对重组软体动物几丁质合酶开展全面的结构分析。这为利用高分辨率冷冻电子显微镜解析首个实验确定的软体动物几丁质合酶结构奠定了基础，并将有助于揭示该酶的整体架构及生物矿化的调控机制。

在软体动物中，几丁质合酶是生物调控生物矿化过程所必需的，其中某些变体具有肌球蛋白马达结构域，可能将聚合物合成与细胞骨架连接起来。通过实验，我们建立了在盘基网柄菌（*Dictyostelium discoideum*）中表达 ArCS1_E22TM 的可靠流程，并开发了有效的纯化方法，利用膜支架蛋白（MSPs）和特定的脂质组成，将 ArCS1_E22TM 重构于纳米盘中。MSP1D1deltaH5 被证明最适合用于纳米盘形成，可产生均一、单分散的纳米盘（约 8.2 nm）。通过将脂质组成优化为 POPC:POPE:POPG（3:1:1）并加入 20% 胆固醇，纳米盘的质量和均一性得到提升，这一点通过负染色电子显微镜观察得以证实。利用 AlphaFold3 对全长 ArCS1 及其各亚结构域进行了建模；肌球蛋白马达结构域、糖基转移酶结构域和跨膜区域在各自内部均具有良好定义，但它们彼此之间的相对构象受到的约束较弱，这提示各结构域之间可能通过柔性连接，并存在构象耦联。以 Mg²⁺ 和油酸作为配体进行建模，并结合与细菌纤维素合酶和酵母几丁质合酶 1 的比较分析，为底物结合以及几丁质聚合与转位的潜在机制提供了新的认识。本研究建立了一套标准流程，可用于在近天然或仿生膜环境中对重组软体动物几丁质合酶开展全面的结构分析。这为采用高分辨率冷冻电子显微镜解析首个实验确定的软体动物几丁质合酶结构奠定了基础，并将有助于揭示该酶的结构构架以及生物矿化的调控机制。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.31.748318v1?rss=1

🏷️ 几丁质合酶 生物矿化 肌球蛋白运动结构域 纳米盘重构 膜蛋白结构 冷冻电镜