探秘酵母 PMA1 H+-ATP 酶:M6 和 M8 膜段的关键作用

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:Microbiology 1.3

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  为探究酵母质膜 PMA1 H+-ATP 酶膜结构域中 M6 和 M8 膜段的作用,研究人员利用丙氨酸扫描诱变技术开展研究。结果显示,M6 段突变主要影响酶功能,M8 段突变对酶生物合成影响更大。该研究揭示了二者对 PMA1 H+-ATP 酶的重要意义。

  酵母质膜 PMA1 H+-ATP 酶(PMA1 H+-ATPase)的膜结构域由 10 个跨膜片段(M1?M10)构成,其中 M6 和 M8 片段尤为重要。研究人员采用丙氨酸扫描诱变技术,将这两个片段中的每个氨基酸残基都替换为丙氨酸。在热激条件下,这些突变后的酶由质粒 pma1 基因在分泌小泡中表达。在 M6 片段中,一半的突变蛋白失去活性(活性仅为野生型的 0 - 7%),但其表达量为野生型的 15 - 87%。在 M8 片段中,三分之一的突变体在生物合成过程中受阻(表达量为野生型的 0 - 7%)或表达量显著下降(为野生型的 16 - 17%),同时酶活性几乎完全丧失(为野生型的 0 - 10%)。
由于分泌小泡中酶的表达需要升高温度,研究人员又在允许的温度下,通过染色体 PMA1 基因在质膜中表达突变体,来测试那些影响表达和 ATP 酶活性的突变,在无热激条件下对该酶生物合成和功能的影响。在 M6 片段的 10 个无活性的突变酶中,只有一个突变体(F728A)能在质膜中表达,且活性达到野生型水平,其余突变体则无法存活。在 M8 片段中,只有突变体 Q798A 和 I799A 无法在质膜水平表达,而 I794A、F796A、L797A 和 L801A 的表达量为野生型的 35 - 89%,活性为野生型的 14 - 65% 。

研究人员还比较了突变 F728A 和 F796A 对 PMA1 ATP 酶结构和功能组织,以及对其通过葡萄糖依赖激活途径调控的影响。这两种突变都使 ATP 酶活性降低 30 - 50%,激活程度降低 30 - 40%。这些数据表明,M6 片段中的氨基酸替换主要影响酶的功能,对其构象和生物合成的影响较小,这意味着所研究的氨基酸残基参与了转运过程。相反,M8 片段中的氨基酸残基在 ATP 酶生物合成中起主要作用。总体而言,研究结果证实了 M6 和 M8 片段中的氨基酸残基,对 PMA1 H+-ATP 酶的结构和功能组织具有重要作用,并且 M6 片段中影响酶功能的氨基酸残基更多。

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