在喜热生物体中发现的独特蛋白质与植物物质结合良好
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在喜热细菌中新发现的独特蛋白质能够附着在植物纤维素上，这可能为更有效地将植物转化为生物燃料铺平了道路。
这种不寻常的蛋白质被称为tapirins(来自毛利语的动词“连接”)，它与植物细胞壁的关键结构成分纤维素紧密结合，使这些细菌能够分解纤维素。将纤维素转化为乙醇等液体生物燃料对可再生原料的使用至关重要。
在一篇发表于生物化学杂志来自北卡罗来纳州立大学、橡树岭国家实验室和国家可再生能源实验室的研究人员报告了生活在包括黄石国家公园在内的全球各地的温泉中的细菌产生的貘素的结构和功能。这些细菌,称为Caldicellulosiruptor美国人生活在70到80摄氏度的高温下，也就是158到176华氏度。
北卡罗来纳州美铝化学与生物分子工程教授罗伯特·凯利博士是这篇论文的通讯作者，他说:“这些温泉清理工制造的蛋白质结构独特，在自然界其他地方都看不到。”“这些蛋白质与纤维素结合非常牢固。因此，这种结合可以将细菌固定在植物生物质中的纤维素上，从而促进转化为可发酵糖，然后是生物燃料。”
在这项研究中，研究人员表明，貘素可以与Avicel结合，Avicel是一种用作测试化合物的纤维素粉末。研究人员还在酵母中表达了他匹林基因;表达蛋白附着在纤维素上的酵母细胞，而正常酵母细胞不能。本文还报道了其晶体结构。
“一旦我们看到貘蛋白在基因组水平是多么独特，我们就与国家可再生能源实验室的蛋白质晶体学家合作，能够确定貘蛋白的蛋白质结构也是完全独特的，”萨拉·布鲁默-舒特博士说，他是这项研究的主要作者，现在是奥克兰大学的生物学助理教授。“掌握tapirins的结构数据是至关重要的，这将使我们能够继续关注这些蛋白质附着在植物细胞壁中的纤维素上的机制。这最终使我们能够设计出更好的策略来克服纤维素的顽抗，并改善生物燃料的生产。”
“在此之前，这些蛋白质都是假想的蛋白质，这意味着它们的存在是可以预测的，但它们的功能从未显示出来，”凯利说。
Kelly理论认为，在黄石国家公园的温泉这样食物来源稀少的地方，喜热的细菌使用貘蛋白来清除在大雨或雪融化后冲进温泉的植物物质。
未来的工作将深入了解更多关于纤维素的结合和降解过程，以及为什么一个温泉居民似乎在这方面如此精通。
凯利说:“我们的最终目标是改造这些细菌，使其不仅能分解纤维素，还能产生一种燃料——从乙醇开始。”
这项研究得到了橡树岭国家实验室生物能源科学中心的支持，该中心是美国能源部生物能源研究中心。合著者包括来自北卡罗来纳州立大学的Jonathan Conway、Laura Lee和Jeffrey Zurawski，来自国家可再生能源实验室的Markus Alahuhta、Vladimir Lunin和Michael Himmel，以及橡树岭国家实验室的Richard Giannone和Robert Hettich。
- kulikowski
“离散和结构独特的蛋白质(tapirins)介导了极端嗜热性的附着Caldicellulosiruptor物种纤维素”
作者: Sara Blumer-Schuette, Jonathan Conway, Laura Lee, Jeffrey Zurawski和Robert M. Kelly，北卡罗莱纳州立大学;Markus Alahuhta, Vladimir Lunin和Michael Himmel，国家可再生能源实验室;Richard Giannone和Robert Hettich，橡树岭国家实验室
DOI: 10.1074 / jbc.M115.641480
发表:在网上生物化学杂志
摘要多种催化和非催化蛋白结构域被选定的微生物部署来解构木质纤维素。这些细胞外蛋白被用来附着、修饰和水解植物细胞壁中的复杂多糖。纤维素酶通常含有碳水化合物结合模块(CBMs)，是这一过程的关键;然而，这些酶并不仅仅负责附着。在不形成被称为纤维素体的大型多肽结构来分解生物量的细菌中，很少发现粘附机制。在这项研究中，生物信息学和蛋白质组学分析确定了独特的、分离的、假想的蛋白质(' tapirins '，源自毛利人:加入)，不直接与纤维素酶相关，介导非纤维素体、极端嗜热细菌属中的物种与纤维素的连接Caldicellulosiruptor．两个tapirin基因位于IV型绒毛操纵子的下游，在强纤维素分解属成员，而同源缺乏弱纤维素分解Caldicellulosiruptor物种。基于它们的氨基酸序列，tapirin是这些极端嗜热菌所特有的。他匹林的不寻常之处在于，它们与已知的多糖结合蛋白没有可检测到的蛋白结构域特征。吸附等温线和跨体分析表明，tapirins对纤维素具有类似cbm的亲和力。从一个taparin的纤维素结合截尾结晶表明，这些蛋白质形成一个长?-螺旋核，具有屏蔽的疏水面。此外，它们在结构上是独特的，并定义了一类新的多糖黏附素。强烈的纤维素分解Caldicellulosiruptor物种利用tapirins来补充来自abc转运体和多结构域胞外和s层相关糖苷水解酶的底物结合蛋白来处理木质纤维素的碳水化合物含量。
