生物通報(bào)道：來自南開大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，香港大學(xué)等處的研究人員針對(duì)一種關(guān)鍵堿性核酸外切酶，分析了其生化，及生物物理特性，發(fā)現(xiàn)了這種酶的關(guān)鍵作用機(jī)制，這對(duì)于進(jìn)一步解析DNA重組和修復(fù)具有重要意義。這一研究成果公布在Nucleic Acids Research雜志上。

堿性核酸外切酶，以及單鏈DNA（ssDNA）消化蛋白（SSAPs）是許多原核生物，噬菌體，以及病毒狀遺傳元素中，DNA重組和修復(fù)系統(tǒng)的重要組成成分。從近期完成的β-變形菌綱（β-proteobacterium）香港海鷗型菌（Laribacter hongkongensis）HLHK9菌株的基因組序列中，研究人員發(fā)現(xiàn)這一3.17Mb大小的基因組有編碼堿性核酸外切酶（LHK-Exo）和SSAP （LHK-Bet） 可能同源異構(gòu)體。
 

為了解析這些關(guān)鍵元素的特性，在這篇文章中，研究人員分析了LHK-Exo重組蛋白的生物物理，生物化學(xué)，及結(jié)構(gòu)上的特性，并通過結(jié)構(gòu)導(dǎo)向突變分析，探討了其中不同殘基的活性，指出兩個(gè)保守性金屬離子催化機(jī)制也許是這種堿性核酸外切酶的關(guān)鍵所在。
LHK-Exo能消化線性雙鏈DNA分析，這種外切酶特性需要pH8.2的堿性環(huán)境，以及Mg2+或者M(jìn)n2+金屬離子。研究人員獲得了LHK-Exo晶體結(jié)構(gòu)（分辨率1.9Å），并從中分析LHK-Exo的特性，以及關(guān)鍵作用機(jī)制，這對(duì)于進(jìn)一步解析DNA重組和修復(fù)具有重要意義。、除此之外，南開大學(xué)的研究人員還發(fā)文闡述和探討了諾羅病毒與Lewis型人類組織血型抗原受體（HBGAs）結(jié)合特異性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與分子機(jī)制。這一研究成公布在PLoS Pathogens雜志上。
研究人員根據(jù)諾羅病毒VA207衣殼蛋白P結(jié)構(gòu)域與Lewis四糖的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，識(shí)別四糖的活性位點(diǎn)位于蛋白二聚體作用界面的口袋中，蛋白和四糖分子之間具有穩(wěn)定而廣泛的氫鍵網(wǎng)絡(luò)體系，參與蛋白-寡糖相互作用的殘基在諾羅病毒家族中具有較高的同源性，且作用模式屬于典型的諾羅病毒G-II型基因族的作用模式。突變實(shí)驗(yàn)和蛋白-寡糖作用檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，參與該作用的氨基酸殘基對(duì)于病毒與宿主的相互識(shí)別作用具有重要意義，對(duì)該殘基的突變將導(dǎo)致與原來HBGAs寡糖分子結(jié)合能力的喪失并使其具有識(shí)別新的HBGAs寡糖分子的能力。

這項(xiàng)研究通過對(duì)諾羅病毒衣殼蛋白與lewis寡糖復(fù)合物的結(jié)構(gòu)和功能研究，有助于對(duì)諾羅病毒與HBGAs的識(shí)別作用和侵染宿主提供全面、合理的結(jié)構(gòu)解釋，同時(shí)為研發(fā)抗諾羅病毒藥物提供重要的科學(xué)依據(jù)。（生物通：萬紋）
原文摘要：生物通

Structural and functional insight into the mechanism of an alkaline exonuclease from Laribacter hongkongensis
Alkaline exonuclease and single-strand DNA （ssDNA） annealing proteins （SSAPs） are key components of DNA recombination and repair systems within many prokaryotes, bacteriophages and virus-like genetic elements. The recently sequenced β-proteobacterium Laribacter hongkongensis （strain HLHK9） encodes putative homologs of alkaline exonuclease （LHK-Exo） and SSAP （LHK-Bet） proteins on its 3.17 Mb genome. Here, we report the biophysical, biochemical and structural characterization of recombinant LHK-Exo protein. LHK-Exo digests linear double-stranded DNA molecules from their 5′-termini in a highly processive manner. Exonuclease activities are optimum at pH 8.2 and essentially require Mg2+ or Mn2+ ions. 5′-phosphorylated DNA substrates are preferred over dephosphorylated ones. The crystal structure of LHK-Exo was resolved to 1.9 Å, revealing a ‘doughnut-shaped’ toroidal trimeric arrangement with a central tapered channel, analogous to that of λ-exonuclease （Exo） from bacteriophage-λ. Active sites containing two bound Mg2+ ions on each of the three monomers were located in clefts exposed to this central channel. Crystal structures of LHK-Exo in complex with dAMP and ssDNA were determined to elucidate the structural basis for substrate recognition and binding. Through structure-guided mutational analysis, we discuss the roles played by various active site residues. A conserved two metal ion catalytic mechanism is proposed for this class of alkaline exonucleases.

來源：生物通