Structure：揭示人源线粒体内成链状丝氨酸蛋白酶LACTB成链结构与其催化活性关系

清华大学生命科学学院杨茂君教授研究团队在Structure杂志发表题为“Structural basis for the catalytic activity of filamentous human Serine beta-lactamase-like protein LACTB”的研究论文。

该研究首次报道了人源线粒体内成链状丝氨酸蛋白酶LACTB野生型、截短体及抑制剂结合状态的高分辨率结构（对应为3.0埃，3.1埃以及2.8埃分辨率），并通过进一步的结构分析及相应的酶活实验，深入探究了其LACTB蛋白各区域序列及其多聚体聚合形式与其酶催化活性之间的关系。

本次研究中解析的LACTB野生型蛋白链状结构为与DNA结构相似的双螺旋链状结构，其中，位于不同LACTB单体蛋白之间的三种相互作用界面共同维持了其链状的双螺旋结构。破坏LACTB蛋白单体之间地相互作用界面会导致该蛋白酶活中心正电平面的强化过程被抑制或底物/产物的潜在通道被破环，从而进一步影响该蛋白的酶反应动力学常数。针对LACTB蛋白与抑制剂结合状态的结构研究发现，抑制剂Z-AAD-CMK通过其天冬氨酸羰基碳与LACTB蛋白的164位丝氨酸侧链羟基氧共价连接。此外，多种与抑制剂中天冬氨酸产生氢键相互作用的氨基酸位点可能与LACTB蛋白对底物的识别有关。

针对LACTB蛋白链状结构的进一步分析表明，该蛋白中间区域的密度由于其自身灵活性的影响而很难被获取。通过对LACTB截短体蛋白的结构解析，我们发现中间区域缺失的LACTB截短体蛋白仍可保持基本的PBP-βLs结构形式不变，并且其形成多聚的形式并没有太大的变化。后续的功能实验研究发现，LACTB截短体蛋白对其底物Ac-YVAD-AMC多肽的水解活性丧失。这部分研究工作表明LACTB蛋白的中间区域在PBP-βLs结构域的维持及多聚成链的过程中发挥的作用不大，但其在LACTB蛋白发挥底物水解功能时起到了至关重要的作用。

该研究对于理解LACTB蛋白多聚链状结构与其酶活功能之间的关系具有重要意义，为后续LACTB蛋白相关疾病的致病机理研究铺平了道路，并为今后治疗与该蛋白相关的癌症提供了线索及为药物设计靶点提供了重要依据。（生物谷Bioon.com）