核苷酸状态调控II型ABC输入转运蛋白中底物结合蛋白的不对称对接

由 root 提交于 周二, 10/20/2026 - 06:47
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II型ABC转运蛋白依赖底物结合蛋白(substrate-binding proteins,SBP)捕获营养物质,并将其递送至嵌入膜内的转运体;然而,ATP的结合与水解如何调控二者之间的相互作用,仍知之甚少。为解决这些问题,我们解析了流感嗜血杆菌(H. influenzae)II型小底物钼酸盐转运蛋白MolBC-A在不同核苷酸结合状态下的结构,并结合分子动力学(molecular dynamics,MD)模拟和功能实验进行了研究。在无核苷酸状态下,MolA-MolBC界面重塑为更加开放的构象;而ATP和AMP-PNP的结合则诱导不对称构象变化,保留MolA第一叶(Lobe I)界面,同时破坏其与MolA第二叶(Lobe II)的接触,从而揭示了一种此前尚未解析的部分对接状态。在ADP结合状态下,MolA表现出最大的构象异质性,其稳定结合程度降低,且这种变化延伸至两个叶结构。综上,这些发现界定了一个依赖核苷酸的不对称MolA重塑循环,并揭示了SBP两个叶结构在将转运体的核苷酸状态与SBP结合相耦联过程中所发挥的不同作用。

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II型ABC摄取转运蛋白依赖底物结合蛋白(SBP)捕获营养物质,并将其递送至嵌入膜中的转运蛋白,但ATP结合与水解如何调控它们之间的相互作用,目前仍不甚清楚。为解答这些问题,我们测定了

H. influenzae 中 II 型小底物钼酸盐转运体 MolBC-A 在不同核苷酸结合状态下的结构,并结合分子动力学(MD)模拟和功能测定进行了研究。在无核苷酸状态下,MolA–MolBC 界面重塑为更加开放的构象;而 ATP 和 AMP-PNP 的结合则诱导不对称构象变化,保留 MolA 叶 I 的界面,同时破坏其与 MolA 叶 II 的接触,从而揭示出一种此前尚未解析的部分对接状态。在 ADP 结合状态下,MolA 表现出最大的构象异质性,其稳定结合程度降低,并且这种变化延伸至两个叶区。总体而言,这些发现定义了一个依赖核苷酸的不对称 MolA 重塑循环,并揭示了 SBP 两个叶区在将转运体的核苷酸状态与 SBP 结合相耦联过程中所发挥的不同作用。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

已声明的资助者信息

NIH Common Fund,

https://ror.org/001d55x84

,R35GM158705

,R01GM140584

,R35GM152124

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关键词:ABC输入转运蛋白 · 底物结合蛋白 · 核苷酸状态调控 · 不对称对接 · 分子动力学模拟

原文链接:https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.15.759412v1?rss=1