嗜热菌Thermus thermophilus HB8中HMPP激酶的晶体结构解析及其在硫胺素生物合成中的催化机制

来自Thermus thermophilus HB8的研究人员解析了4-氨基-5-羟甲基-2-甲基嘧啶磷酸激酶（HMPP激酶）的2.05 ?高分辨率晶体结构，揭示了其通过Rossmann折叠催化硫胺素（维生素B1 ）生物合成关键步骤的分子机制，为靶向thiD基因的抗菌药物设计提供结构基础。

　　

在生命体中，硫胺素（维生素B₁
）的生物合成堪称一场精密的分子舞蹈。嗜热菌Thermus thermophilus HB8体内的4-氨基-5-羟甲基-2-甲基嘧啶磷酸激酶（HMPP kinase）扮演着核心舞者角色，这支由thiD基因编码的酶蛋白能连续催化两个磷酸化反应，最终生成具有生物活性的硫胺素焦磷酸（thiamine pyrophosphate）。

科学家们成功捕捉到这位"舞者"的清晰影像——通过X射线晶体学技术解析出2.05 ?分辨率的三维结构。有趣的是，虽然晶体中每个不对称单元仅包含单个蛋白亚基（protomer），但实际工作中它们会像双人舞者般形成同源二聚体。结构分析显示，这个α/β蛋白具有核糖激酶家族的典型特征：9条β折叠片层被8个α螺旋温柔环抱，更藏着核苷酸结合蛋白的标志性装饰——Rossmann β-α-β折叠（Rossmann fold）。

通过与其近亲——鼠伤寒沙门氏菌HMPP激酶的对比，研究者锁定了五个关键"舞步"残基：Ala16、Thr40、Gln42、Ala78和Val105。这些氨基酸在活性中心整齐列队，共同完成将磷酸基团精准传递至HMPP分子的高难度动作。这项发现不仅证实该酶属于核糖激酶超家族，更揭示其与含有Rossmann样结构模体（RLM）的酶类存在进化关联，为理解硫胺素合成的古老生化途径打开新视角。