IspG-FldA电子转移复合物中的构象选择与氧化还原依赖性失稳

蛋白质之间的电子转移由瞬时复合物介导；这些复合物会采样多种结合取向，但其中只有一部分具有生产性。蛋白质电子载体（protein electron carriers，PECs）可与中心代谢中的多种酶形成此类复合物，然而目前尚无普适性框架能够预测哪些 PEC–酶配对能够发挥功能。一个具有代表性的案例是 IspG：该酶催化甲基赤藓醇磷酸途径中的倒数第二步反应，其 [4Fe-4S] 簇在每次催化循环后都必须由大肠杆菌黄素氧还蛋白 FldA 重新还原。目前尚不清楚 FldA 结合的是 IspG 的开放构象（无底物）还是闭合构象（结合底物），也不清楚辅因子的氧化还原状态如何影响二者的相互作用。我们采用结合定制辅因子参数的原子级分子动力学模拟发现，FldA 优先结合 IspG 的开放构象，这意味着还原过程先于底物结合发生。一个带正电荷的精氨酸区域可锚定 FldA，而单个残基 Tyr58 则为电子隧穿至铁硫簇提供了短程桥梁。随后，电子转移削弱这一界面，促使复合物解离——这表明 PEC 以瞬时但具有生产性的方式结合其靶标，可能存在一种内在机制：构象选择招募结合伙伴，而电子转移促使其释放。

蛋白质之间的电子转移由瞬时复合物介导，这些复合物会采样多种结合取向，但其中只有一部分具有生产性。蛋白质电子载体（PEC）可与中心代谢中的多种酶形成此类复合物，然而，目前尚无通用框架能够预测哪些 PEC–酶组合能够发挥功能。一个具有代表性的案例是 IspG——催化甲基赤藓醇磷酸途径倒数第二步反应的铁硫酶；在每次催化循环后，其 [4Fe-4S] 簇都必须由大肠杆菌黄素氧还蛋白 FldA 还原。目前尚不清楚 FldA 与 IspG 的开放构象（无底物）还是闭合构象（结合底物）结合，也不清楚辅因子的氧化还原状态如何塑造二者之间的相互作用。我们利用采用定制辅因子参数的原子级分子动力学模拟发现，FldA 优先结合 IspG 的开放构象，这表明还原过程先于底物结合发生。一个带正电荷的精氨酸斑块将 FldA 锚定在 IspG 上，而单个残基 Tyr58 则为通往该铁硫簇的电子隧穿提供了短程桥梁。随后，电子转移削弱这一界面，促使复合物趋于解离——这提示了一种 PEC 以瞬时但具有生产性的方式结合其靶标的内在机制：构象选择招募结合伙伴，而电子转移促使其释放。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.17.752318v1?rss=1

🏷️ 蛋白质电子转移 构象选择 氧化还原依赖性失稳 IspG-FldA复合物 铁硫簇 分子动力学模拟