专栏名称: 北京生物结构前沿研究中心

北京生物结构前沿研究中心由清华大学与北京市科学技术委员会联合共建，成立于2018年，中心主任为施一公教授，执行主任为王宏伟教授。作为北京市构建高质量发展新范式的新型研发机构，中心致力于开展关键核心技术攻关和从0到1基础科学难题突破。

结构速递 | 一周“结构”要览 VOL.158(03.17~03.23）

北京生物结构前沿研究中心 · 公众号 · · 2025-03-27 17:34

正文

请到「今天看啥」查看全文

加星标，再也不怕错过更新！方法见文末动图。

2025.03.17~2025.03.23

CNS刊登文章

Nature

2025/03/18

1. “Structures and mechanism of human mitochondrial pyruvate carrier”

人线粒体丙酮酸转运蛋白的结构与机制

线粒体丙酮酸载体（MPC）是位于线粒体内膜的关键蛋白复合物，负责将丙酮酸转运至线粒体基质作为三羧酸循环（TCA循环）的主要碳源。

来自西湖大学生命科学学院马丹与吴旭冬课题组合作通过冷冻电镜技术解析了人源MPC在三种不同状态下的六种结构：在线粒体膜间隙（IMS）开放状态下获得三种不同条件的高分辨率结构（最高分辨率3.2 Å）；丙酮酸处理后的MPC闭合态结构（分辨率3.7 Å）；以及两种基质侧结构——分别与抑制剂UK5099或抑制性纳米抗体结合（分辨率分别为3.2 Å和3.0 Å）。MPC由MPC1和MPC2组成的异源二聚体构成，其跨膜结构域呈现类C2对称性。在IMS开放态与闭合态之间发生近似刚体的构象变化，而闭合态与基质侧之间的转换主要由基质侧的结构变化介导，揭示了丙酮酸转运过程中交替开放的机制。在UK5099结合结构中，该抑制剂精确嵌入基质侧开放的结合口袋并与之广泛相互作用。本研究结果为理解MPC介导的底物转运机制以及UK5099的识别抑制机制提供了重要见解，并将促进针对MPC的未来药物开发。

2025/03/19

2.“Structural dynamics of DNA unwinding by a replicative helicase”

复制解旋酶解开 DNA 的结构动力学

六聚体解旋酶是核苷酸驱动的分子机器，通过解链DNA启动生命各域生物的复制过程。尽管经过数十年深入研究，其功能的若干核心问题仍未完全阐明：包括DNA链分离的位点与机制、解链传递的力学特征，以及核苷酸水解与DNA移动的动态关联。

来自阿卜杜拉国王科技大学的Alfredo De Biasio和Samir M. Hamdan课题组合作利用冷冻电镜（cryo-EM）技术揭示，猿猴病毒40大T抗原（LTag）解旋酶在复制起点以头对头六聚体形式组装，通过两个对称位点的DNA熔解建立双向复制叉。基于连续异质性分析，研究者在催化条件下解析了LTag作用于分叉DNA的构象动态景观，证明了驱动DNA易位与解链的协同运动机制。该解旋酶通过中央通道内DNA结合环牵引追踪链，同时将非追踪链定向排出至后方，形成循环工作模式。ATP水解充当"熵开关"功能，通过解除易位阻碍而非直接驱动DNA移动来实现解链。结构数据显示，核苷酸代谢与亚基运动间的变构耦合既能维持DNA解链，又能为分离链提供专属排出路径。这些发现提出了从病毒到真核系统普适的复制叉建立与延伸的综合模型，更从广义层面揭示了ATP依赖酶通过熵驱动变构实现高效机械做功的核心原理。

Science

2025/03/20

“In-cell architecture of the mitochondrial respiratory chain”

线粒体呼吸链的细胞内结构

线粒体通过氧化磷酸化过程再生三磷酸腺苷（ATP）。这一过程由五个膜结合复合物（统称为呼吸链）协同完成，通过电子传递与质子泵送实现能量转化。关于这些复合物在天然细胞中的精确组织形式仍存争议。

来自瑞士巴塞尔巴塞尔大学生物中心的Benjamin D. Engel课题组利用原位冷冻电子断层扫描技术，在莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）细胞中直接观测了多个主要线粒体复合物的天然结构与空间排布。ATP合酶与呼吸复合物分别富集于弯曲和扁平的嵴膜区域。呼吸复合物I、III与IV组装形成呼吸体超复合物，研究者解析了其天然状态下的5埃分辨率结构，揭示了电子载体细胞色素c的结合模式。结合2.4埃分辨率的单颗粒冷冻电镜数据，研究者构建了呼吸复合物在天然线粒体内的组织模型。

Cell

2025/03/19

1.“Jumbo phage killer immune system targets early infection of nucleus-forming phages”

巨型噬菌体杀伤免疫系统以早期感染成核噬菌体为目标

ϕKZ类巨型噬菌体家族在感染过程中会组装脂质基的早期感染囊泡（EPI）和蛋白质类核结构。这些结构可保护噬菌体免受核酸酶攻击，可能促使宿主进化出针对该噬菌体家族的特异性免疫机制。

来自加州大学旧金山分校的Joseph Bondy-Denomy和北京化工大学冯越课题组合作鉴定出"巨型噬菌体杀手" （Juk）双组分免疫系统，该系统能终止ϕKZ类噬菌体的感染：抑制早期噬菌体基因表达，阻断噬菌体DNA复制及类核结构组装，同时挽救宿主细胞。JukA （原YaaW）通过结合噬菌体早期表达蛋白gp241快速感知EPI囊泡，进而直接招募JukB效应蛋白。JukB在结构上类似孔形成毒素，可破坏EPI囊泡稳定性。具有抗ϕKZ功能的JukA同源蛋白广泛分布于不同细菌门类，并与多样化效应器偶联。这些发现揭示了一种广泛存在的防御系统，可特异性靶向ϕKZ类巨型噬菌体在类核结构组装前执行的早期感染事件。

2025/03/21

2.“Microtubules in Asgard archaea”

阿斯加德古细菌中的微管

微管是真核生物的标志。古细菌和细菌的微管蛋白同源物通常形成均聚物和非管状上部结构。组装成微管的异二聚体微管蛋白的起源仍不清楚。

来自瑞士苏黎世联邦理工学院的Martin Pilhofer课题组解析了在真核生物已知亲缘关系最近的阿斯加德古细菌中发现的微管形成微管蛋白。这些阿斯加德微管蛋白 (AtubA/B) 与真核生物的 α/β-微管蛋白和神秘的细菌微管蛋白 BtubA/B 密切相关。 Candidatus Lokiarchaeum ossiferum 的蛋白质组学表明 AtubA/B 表达量很高。冷冻电镜结构表明 AtubA/B 形成真核生物样异二聚体，在体外组装成 5 原丝真正的微管。额外的旁系同源物 AtubB2 缺乏核苷酸结合位点，并竞争性地取代了 AtubB。这些 AtubA/B2 异二聚体聚合成 7 原丝非典型微管。在 Ca. Lokiarchaeum ossiferum 细胞亚群中，低温断层扫描显示管状结构，而扩展显微镜则识别出 AtubA/B 细胞骨架组装。本研究结果表明微管起源于真核生物前，并为理解微管组装的基本原理提供了一个框架。

2025.03.17~2025.03.23

子刊刊登文章

Cell Research

3.20

“Structural basis of augmenting taurine uptake by the taurine transporter in alleviating cellular senescence”

增强牛磺酸转运蛋白对牛磺酸的吸收以缓解细胞衰老的结构基础

Molecular Cell

3.17

“Biochemical profiling and structural basis of ADAR1-mediated RNA editing”

ADAR1介导的RNA编辑的生化分析和结构基础

Nature Structural & Molecular Biology

3.17

“Molecular glues that inhibit deubiquitylase activity and inflammatory signaling”

抑制去泛素化酶活性和炎症信号的分子胶

Nature Communications

3.17

1.“Structural basis of gap-filling DNA synthesis in the nucleosome by DNA Polymerase β”

DNA聚合酶β在核小体中填补缺口合成的结构基础

3.17

2.“Bacterial Hachiman complex executes DNA cleavage for antiphage defense”

细菌Hachiman复合物执行DNA切割的抗噬菌体防御机制

3.18

3.“Unraveling the molecular mechanism of polysaccharide lyases for efficient alginate degradation”

解析多糖裂解酶高效降解海藻酸的分子机制

3.19

4. “A cysteine-less and ultra-fast split intein rationally engineered from being aggregation-prone to highly efficient in protein trans-splicing”

通过理性工程将易聚集的分裂内含肽改造为无半胱氨酸且超高效的蛋白质反式剪接工具

3.19

5.“The structural diversity of psychedelic drug actions revealed”

迷幻药物作用的结构多样性揭示

3.19

6.“Plant essential oil targets TRPV3 for skin renewal and structural mechanism of action”

植物精油靶向TRPV3促进皮肤更新的作用机制与结构解析

3.20

7.“Narrowed pore conformations of aquaglyceroporins AQP3 and GlpF”

水甘油通道蛋白AQP3与GlpF的狭窄孔道构象研究

3.20

8.“Structure and unusual binding mechanism of the hyaluronan receptor LYVE-1 mediating leucocyte entry to lymphatics”

透明质酸受体LYVE-1介导白细胞进入淋巴管的结构与独特结合机制

3.20

9.“TopEC: prediction of Enzyme Commission classes by 3D graph neural networks and localized 3D protein descriptor”

TopEC：基于3D图神经网络与局部蛋白质描述符的酶学委员会分类预测方法

3.20

10.“Transport and InsP8 gating mechanisms of the human inorganic phosphate exporter XPR1”

人体无机磷酸转运体XPR1的运输机制与InsP8门控调控

3.20

11.“Structural recognition and stabilization of tyrosine hydroxylase by the J-domain protein DNAJC12”

J-domain蛋白DNAJC12对酪氨酸羟化酶的结构识别与稳定机制

3.20

12.“Structurally heterogeneous ribosomes cooperate in protein synthesis in bacterial cells”

细菌细胞中结构异质性核糖体协同完成蛋白质合成的机制

3.21

13.“Structural basis for cholesterol sensing of LYCHOS and its interaction with indoxyl sulfate”

LYCHOS胆固醇感知及其与硫酸吲哚酚相互作用的结构基础

3.22

14.“Structural basis for psilocybin biosynthesis”

裸盖菇素生物合成的结构基础

Science Advances

3.19

1.“Phi29 assembly intermediates reveal how scaffold interactions with capsid protein drive capsid construction and maturation”

Phi29组装中间体揭示支架蛋白与衣壳蛋白相互作用驱动衣壳构建与成熟的机制

3.19

2.“Structural basis for the substrate recognition and transport mechanism of the human y+LAT1-4F2hc transporter complex”

人源y+LAT1-4F2hc转运复合物的底物识别与运输机制的结构基础

3.19

3.“Structure and dynamics determine G protein coupling specificity at a class A GPCR”

结构与动力学决定A类GPCR的G蛋白偶联特异性

作者 | 谭佳鑫

审稿 | 肖媛

责编 | 囡囡

设计 / 排版 | 可洲

往期回顾

特别提示

微信公众号又双叒叕更改推送机制了，不是星标的订阅号，收到推送内容的时间会有延迟，甚至根本无法收到最新推送！ 不想错过FRCBS最新资讯，快来设为星标吧！

方法超简单，只需3秒钟！

点击上方卡片

关注我们吧

END

我知道你 “在看” 哟