通过冷冻电镜（cryo-EM）和交联技术揭示的植物生物素羧化酶寡聚体结构

《Biochemical Journal》：Oligomeric assemblies of plant biotin carboxylase revealed by cryo-EM and cross-linking

　　

Hunter J. Madison | Luke Dunn | Youngki You | Gabriel Lemes Jorge | Ljiljana Pa?a-Toli? | Jay J. Thelen | Steven R. Van Doren | Adam L. Yokom

密苏里大学生物化学系，美国密苏里州哥伦比亚市 65211

摘要

由于人们对油料作物中脂肪酸合成的兴趣，我们对质体乙酰辅酶A羧化酶（ACCase）中的生物素羧化酶（BC）亚基进行了结构研究。ACCase催化脂肪酸合成途径中的第一个关键步骤，并且受到严格的调控。冷冻电子显微镜观察发现，Thlaspi arvense（拟南芥）中的BC形成了对称的二聚体，并且存在一种由两个二聚体组成的亚群。BC中覆盖催化裂隙的部分（B结构域）似乎具有动态性，这一点可以从BC结构的B因子分析及其对乙酰化的高敏感性中看出。然而，BC浓度的增加降低了B结构域的活性，这表明可能存在结构上的阻碍。B结构域的部分保护作用与通过质谱仪可检测到的BC二聚体之间的交联有关。基于这些交联信息进行的HADDOCK对接计算表明，BC的二聚体是由两个不对称、错位且相互倾斜的二聚体组成的，并且二聚体之间的界面具有保守性。相比之下，冷冻电子显微镜观察到一个由两个对称二聚体组成的亚群，其界面较小且不具保守性。综上所述，我们的结构模型是首次针对Brassicaceae科植物中BC同源物的研究结果，也是首次在植物中获得的此类模型。这些模型揭示了二聚体之间的相互作用，这些相互作用可能有助于形成更大的BC寡聚体，并影响其与异源ACCase其他亚基的结合。