噬菌体BFK20 gp41解旋酶C端极端区域在DNA结合、蛋白-ATP互作及ATP酶活性中的关键作用

本研究针对噬菌体BFK20的SF2家族解旋酶gp41，通过构建C端缺失突变体（gp41L481）及5个点突变体（K516A/R518A/D520A/D521A/E522A），系统解析了其C端极端区域对DNA结合、ATP酶活性及蛋白稳定性的调控机制。研究发现该区域通过保守的"KARL"基序参与ATP水解与核酸代谢，为病毒解旋酶辅助域功能进化提供了新证据。

　　

在病毒与宿主的进化军备竞赛中，噬菌体发展出精密的分子机器来劫持宿主资源。其中解旋酶作为核酸代谢的"分子马达"，其多功能性往往取决于核心结构域之外的辅助区域。噬菌体BFK20的gp41蛋白作为典型的SF2（超家族2）解旋酶，其N端三分之二与XPB/Ssl2类解旋酶同源，但C端三分之一却如同"分子暗物质"——缺乏明确的功能注释。这个神秘区域是否隐藏着病毒操控宿主细胞的关键密码？来自斯洛伐克科学院的研究团队在《Biochimie》发表的研究揭开了这一谜题。

研究人员采用多学科交叉策略：通过PSIPRED 4.0预测二级结构发现C端含两个长α螺旋；利用定点突变构建系列突变体；采用微量热泳动仪（MST）测定DNA结合能力；通过ATPase活性检测系统量化酶活变化；圆二色谱（CD）分析蛋白热稳定性。特别关注了样本来源——所有重组蛋白均在大肠杆菌表达系统中制备。

Section snippets部分显示，生物信息学分析发现C端482-537位氨基酸构成独特结构域，其中516-522位形成保守的"KARL"基序（类似DNA修复蛋白的ssDNA结合域）。Discussion部分强调，gp41L481缺失突变体表现出ATPase活性降低85%、DNA结合能力下降50%，证实该区域的双重功能。点突变实验揭示K516和R518是ATP水解的"分子开关"——突变后酶活几乎完全丧失，而D521则起调节作用。

Conclusion部分指出三个突破性发现：1）C端极端区域通过构象变化调控核心结构域活性；2）"KARL"基序实现DNA结合与ATP水解的协同调控；3）ATP分子对突变体具有"分子胶水"效应——能显著提升蛋白热稳定性。该研究不仅揭示了噬菌体解旋酶辅助域的进化创新（如将DNA修复蛋白的基序"武器化"），还为设计靶向病毒解旋酶C端结构域的新型抑制剂提供了理论依据。

值得注意的是，作者Nora Halgasova等发现gp41可能采用"双时钟弹簧"机制——N端Ssl2域提供解旋动力，C端"KARL"域精确调控能量转换效率。这种结构模块化特征暗示病毒蛋白可能通过"结构域混搭"快速进化出新功能，这对理解病毒适应性进化具有重要启示。研究获得斯洛伐克科学院VEGA 2/0079/22和2/0081/24项目支持，无利益冲突声明。