研究人员发现细菌和人类的膜蛋白有惊人的相似之处

简单有机体的细胞，如细菌，以及人类细胞都被膜包围着，膜可以完成各种任务，包括保护细胞免受压力。在一个联合项目中，Johnnes Gutenberg大学Mainz(JGU)和Forschungszentry um Jülich的团队在Heinrich Heine University Düsseldorf(HHU)的参与下，现在发现细菌中发现的一种膜蛋白具有类似的结构和功能，就像一组负责重塑和重建人类细胞膜的蛋白质。这两个蛋白质组之间的联系以前是不清楚的。该小组的研究工作最近发表在杂志上。

PSPA在细菌应激反应中起着关键作用。

噬菌体休克蛋白（PSP）系统是近30年前在细菌中发现的。当时，它被认为是大肠杆菌对被称为噬菌体的特殊病毒感染的反应。后来发现，其保护细胞膜的功能超过了对噬菌体感染的特异性反应。渗透应力、热、细胞毒素或膜缺陷也会引发应激反应。

JGU膜蛋白组负责人Dirk Schneider教授解释说：“今天，我们知道PSP系统是针对多种类型的膜应激而激活的。然而，一些分子细节仍然令人费解。”“这就是为什么我们决定仔细观察PSP系统的核心蛋白。”最近，他和他的团队一起发现了PSP代表IM 30是如何在细胞膜上形成保护地毯状结构的，以应对膜的压力。

在他们的新工作中，科学家们仔细研究了噬菌体休克蛋白A（PSPA)，它在PSP系统中起着关键作用。具体来说，通过使用冷电子显微镜，可以看到PSPA是如何形成长而螺旋状的管，可以将生物膜包裹在内腔中。高分辨率图像现在首次展示了PSPA如何在局部溶解单个膜，然后将其重塑成更大的单位，甚至介导新膜结构的形成。

“成千上万的PSPA构件可以组装成大的螺旋结构。因此，它们是我们的冷电子显微结构分析的理想研究对象，”来自Forschungszentry um Jülich和Hu Düsseldorf的Carsten Sachse教授说。这些研究是在Jülich与JGU Dirk Schneider教授的前博士生Benedikt JunGlass博士一起进行的。在Ernst Ruska-电子显微镜和光谱中心(ER-C)，Forschungszentry um Jülich经营着欧洲一些最强大的电子显微镜，以及最近用于研究闪存生物样品的冷冻显微镜。

PSPA重塑膜

在显微镜下，研究人员能够识别或--用行话--“解析”PSPA的结构。蛋白质的结构是其功能所必需的，结构上的缺陷会损害蛋白质的功能。Sachse说：“在显微镜下，我们意识到PSPA有一个类似ESCRT-III蛋白的结构，这是我们实验室一直在研究的。这是一个完全令人惊讶的发现，并说明了详细阐明蛋白质结构是多么重要。”“数十亿年过去了，这两组蛋白质在基因上存在分歧，只有根据它们的结构才能发现它们的相似之处。”

ESCRT-III蛋白存在于所有具有真正细胞核的活生物体中，包括人类细胞。在这里，ESCRT-Ⅲ蛋白复合物参与了细胞膜的重塑和修复，也在许多其他细胞过程中发挥着关键作用。在细菌中，没有已知ESCRT-III家族的蛋白质。施耐德说：“因此，PSPA和ESCRT-III属于同一组蛋白质。这两种蛋白在细胞内的膜上执行类似的任务。”

作者在他们的文章中写道：“基于pspa和真核细胞ESCRT-iii蛋白相似的结构和功能特性，我们已经确定psppa是进化上保守的ESCRT-iii膜重塑蛋白超家族的细菌成员。”