大肠杆菌Mg2+转运体MgtA二聚体结构的冷冻电镜解析揭示新型跨膜离子结合位点与调控机制

来自Zeinert等的研究人员通过冷冻电镜技术解析了E. coli中P型ATP酶镁离子转运体MgtA的高分辨率结构（二聚体2.9?/单体3.6?），意外发现其通过N/P亚基相互作用形成功能性二聚体，并鉴定出跨膜Mg2+结合位点、胞质离子结合位点及打结N端结构。该研究为理解细菌在低镁环境或致病过程中的离子转运机制提供了重要结构基础。

　　

镁离子(Mg²⁺)作为生命必需元素，其跨膜转运系统广泛存在于所有生物体中。来自Escherichia coli的P型ATP酶(P-type ATPase)镁离子转运体MgtA，在细菌应对低镁环境或致病过程中扮演关键角色。最新冷冻电镜(cryo-EM)研究突破性地捕获到MgtA的两种构象：通过N亚基与P亚基间多重相互作用形成的同源二聚体（2.9?分辨率），以及单体形式（3.6?分辨率）。

结构分析揭示三个关键特征：跨膜区存在被鉴定为Mg²⁺的离子结合位点，两个独特的胞质区离子结合位点，以及具有拓扑结结构的N端尾部。序列保守性分析结合定点突变实验证实，二聚化界面、离子结合位点及N端结构均对阳离子转运活性具有调控作用。这些发现不仅揭示了P型ATP酶家族中罕见的二聚化模式，更为理解细菌适应环境压力的分子机制提供了新视角。