细菌捕食者新型孔蛋白揭示脂质捕获超家族的广泛存在

本研究揭示了Bdellovibrio bacteriovorus捕食细菌时使用的孔蛋白样蛋白PopA的独特五聚体结构，通过X射线晶体学和冷冻电镜解析其"碗状"β-桶结构中央存在脂质单层捕获腔。该研究突破了传统孔蛋白三聚体结构的认知，发现这类形成中央脂质腔的寡聚化外膜蛋白(OMP)在多种细菌中广泛存在，为理解膜蛋白折叠模型和膜间物质转运机制提供了新视角。

　　

在革兰氏阴性菌的生存策略中，外膜蛋白(OMP)如同细胞的"外交官"，负责物质运输、信号传递等关键功能。传统认知中，这些蛋白多形成三聚体β-桶结构，但英国伯明翰大学Rebecca J. Parr团队在《Nature Communications》的最新研究颠覆了这一认知。他们发现捕食性细菌Bdellovibrio bacteriovorus的主要外膜蛋白PopA竟形成独特的五聚体结构，中央还暗藏一个脂质"储藏室"，这类特殊结构在多种细菌中广泛存在，为膜生物学研究开辟了新方向。

研究团队采用多尺度技术手段：通过X射线晶体学(2.8 ?)和冷冻电镜(2.85 ?)解析PopA三维结构；利用分子动力学模拟验证脂质捕获腔的稳定性；采用脂质体肿胀实验检测转运功能；通过荧光显微镜观察异源表达时对大肠杆菌膜结构的破坏效应。这些技术相互印证，全面揭示了PopA的结构与功能特征。

【PopA adopts a pentameric assembly distinct from other OMPs】
研究发现PopA形成16链反平行β-桶的五聚体，不同于经典孔蛋白的三聚体结构。其独特之处在于β5-14链形成连续"围墙"，而缩短的β1-4和β14-16链形成高度不对称的碗状结构，整体直径达100 ?。

【PopA assembles around a central, trapped lipid monolayer】
最惊人的发现是五聚体中央存在由loop8围成的脂质捕获腔，腔内电子密度明确显示可容纳11个烷基链（相当于脂质单层）。分子动力学模拟证实该腔体能稳定结合5个磷脂分子，形成独特的"脂质池"。

【Cryo-EM and molecular dynamics simulations confirm PopA monolayer-trapping features】
冷冻电镜结构显示天然折叠的PopA与重组蛋白结构高度一致(rmsd 0.7-1.1 ?)，中央腔同样显示脂质结合特征。模拟显示五聚体显著影响膜形态，而单体则表现出更强的结构波动。

【PopA is not a porin but can induce defects in E. coli prey membranes】
功能实验表明PopA仅允许甘氨酸等小分子通过，不具备典型孔蛋白功能。但在大肠杆菌中表达时，16%细胞出现内膜/外膜凸起等缺陷，暗示其可能参与捕食过程中的膜重塑。

【Oligomerisation and chamber formation is conserved in PopA relatives and beyond】
生物信息学分析发现PopA同源物广泛存在于捕食性和非捕食性细菌中，包括可能形成四聚体/六聚体的变体。更惊人的是，另一个完全不相关的8链β-桶蛋白家族(BT1926等)也形成类似的中央脂质腔，表明这是跨蛋白家族的普遍特征。

这项研究重新定义了膜蛋白结构生物学的基本认知：首先，五聚体组装方式打破了"孔蛋白必为三聚体"的传统认知；其次，中央脂质腔的发现为理解膜间脂质转运提供了新机制；最后，这类蛋白在病原菌中的广泛存在，为针对膜转运过程的抗菌策略开发提供了新靶点。正如研究者指出，PopA代表了一类全新的膜蛋白超家族，其独特结构特征将促使科学界重新审视现有的膜相互作用基序和折叠模型。