生物通報道：來自南開大學生命科學學院，香港大學等處的研究人員針對一種關鍵堿性核酸外切酶，分析了其生化，及生物物理特性，發(fā)現(xiàn)了這種酶的關鍵作用機制，這對于進一步解析DNA重組和修復具有重要意義。這一研究成果公布在Nucleic Acids Research雜志上。

堿性核酸外切酶，以及單鏈DNA（ssDNA）消化蛋白（SSAPs）是許多原核生物，噬菌體，以及病毒狀遺傳元素中，DNA重組和修復系統(tǒng)的重要組成成分。從近期完成的β-變形菌綱（β-proteobacterium）香港海鷗型菌（Laribacter hongkongensis）HLHK9菌株的基因組序列中，研究人員發(fā)現(xiàn)這一3.17Mb大小的基因組有編碼堿性核酸外切酶（LHK-Exo）和SSAP （LHK-Bet） 可能同源異構體。
 

為了解析這些關鍵元素的特性，在這篇文章中，研究人員分析了LHK-Exo重組蛋白的生物物理，生物化學，及結構上的特性，并通過結構導向突變分析，探討了其中不同殘基的活性，指出兩個保守性金屬離子催化機制也許是這種堿性核酸外切酶的關鍵所在。
LHK-Exo能消化線性雙鏈DNA分析，這種外切酶特性需要pH8.2的堿性環(huán)境，以及Mg2+或者Mn2+金屬離子。研究人員獲得了LHK-Exo晶體結構（分辨率1.9Å），并從中分析LHK-Exo的特性，以及關鍵作用機制，這對于進一步解析DNA重組和修復具有重要意義。、除此之外，南開大學的研究人員還發(fā)文闡述和探討了諾羅病毒與Lewis型人類組織血型抗原受體（HBGAs）結合特異性的結構基礎與分子機制。這一研究成公布在PLoS Pathogens雜志上。
研究人員根據(jù)諾羅病毒VA207衣殼蛋白P結構域與Lewis四糖的復合物晶體結構發(fā)現(xiàn)，識別四糖的活性位點位于蛋白二聚體作用界面的口袋中，蛋白和四糖分子之間具有穩(wěn)定而廣泛的氫鍵網(wǎng)絡體系，參與蛋白-寡糖相互作用的殘基在諾羅病毒家族中具有較高的同源性，且作用模式屬于典型的諾羅病毒G-II型基因族的作用模式。突變實驗和蛋白-寡糖作用檢測實驗結果證實，參與該作用的氨基酸殘基對于病毒與宿主的相互識別作用具有重要意義，對該殘基的突變將導致與原來HBGAs寡糖分子結合能力的喪失并使其具有識別新的HBGAs寡糖分子的能力。

這項研究通過對諾羅病毒衣殼蛋白與lewis寡糖復合物的結構和功能研究，有助于對諾羅病毒與HBGAs的識別作用和侵染宿主提供全面、合理的結構解釋，同時為研發(fā)抗諾羅病毒藥物提供重要的科學依據(jù)。（生物通：萬紋）
原文摘要：生物通

Structural and functional insight into the mechanism of an alkaline exonuclease from Laribacter hongkongensis
Alkaline exonuclease and single-strand DNA （ssDNA） annealing proteins （SSAPs） are key components of DNA recombination and repair systems within many prokaryotes, bacteriophages and virus-like genetic elements. The recently sequenced β-proteobacterium Laribacter hongkongensis （strain HLHK9） encodes putative homologs of alkaline exonuclease （LHK-Exo） and SSAP （LHK-Bet） proteins on its 3.17 Mb genome. Here, we report the biophysical, biochemical and structural characterization of recombinant LHK-Exo protein. LHK-Exo digests linear double-stranded DNA molecules from their 5′-termini in a highly processive manner. Exonuclease activities are optimum at pH 8.2 and essentially require Mg2+ or Mn2+ ions. 5′-phosphorylated DNA substrates are preferred over dephosphorylated ones. The crystal structure of LHK-Exo was resolved to 1.9 Å, revealing a ‘doughnut-shaped’ toroidal trimeric arrangement with a central tapered channel, analogous to that of λ-exonuclease （Exo） from bacteriophage-λ. Active sites containing two bound Mg2+ ions on each of the three monomers were located in clefts exposed to this central channel. Crystal structures of LHK-Exo in complex with dAMP and ssDNA were determined to elucidate the structural basis for substrate recognition and binding. Through structure-guided mutational analysis, we discuss the roles played by various active site residues. A conserved two metal ion catalytic mechanism is proposed for this class of alkaline exonucleases.

來源：生物通