三维图像揭示惊人的激酶结构发现

　　

生物通报道：是什么使得一些类型的细菌对一种特殊的抗生素产生了抗性？美国圣·犹大儿童医院的一项新研究表明，这个故事背后的一个令人惊讶的插曲却为人们了解儿童的一种罕见的大脑退化疾病提供了重要线索。通过对泛酸激酶（pantothenate kinase）的三维结构进行研究，研究人员将抗生素抗性与大脑疾病联系在一起。研究的结果刊登在8月16日的Structure杂志上。

泛酸激酶能触发辅酶A(CoA)制造的第一步，而辅酶A则是所有生命体不可或缺的一种重要分子。CoA在细胞从脂肪酸和糖获得能量的能力中起到关键作用。细菌也需要CoA来形成它们的细胞壁。泛酸激酶的职责就是将抓住一种泛酸（维生素B5）和另外一种含有磷酸基团的分子；接着酶将磷酸基团移走并连接导泛酸上。

在人类中，这种酶的某些突变能妨碍将磷酸连接到泛酸上的能力，从而减少CoA的制造并导致神经退化疾病（泛酸激酶相关神经退化PKAN）。

研究人员已经知道一类叫做pantothenamides（泛酸氨基化物）的抗生素能够模拟维生素B5并与进入这种酶中，从而能抑制细菌产生脂肪酸的能力。不同类型的细菌会形成自己的独特版本的泛酸激酶，如I、II、III型。

这个研究组之前已经确定出I型泛酸激酶的结构和功能。他们还想知道结构差异很大的II型和III型泛酸激酶如何行使相同的功能；为什么具有III型酶的细菌会对pantothenamide抗生素产生抗性。此外，研究组还希望通过必将细菌的泛酸激酶和人类的泛酸激酶来更好地了解人类PKAN的病因。研究人员利用X射线晶体学技术获得了II型和III型泛酸激酶以及它们与泛酸和ATP（提供磷酸基团的能量分子）相互作用时的三维图像。

首先，研究人员结晶了这种酶的样品并并X射线轰击晶体；然后，他们利用产生的光衍射模式构建出构建不同类型泛酸激酶扭转、折叠氨基酸链的计算机三维模型以及它们与其他分子相互作用的模型。

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