脂蛋白YedD与LptDE转位子形成三元复合体调控革兰氏阴性菌Lpt桥的优化功能

时间:2025年3月25日
来源:Cell Reports

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这篇突破性研究揭示了脂蛋白YedD作为Lpt系统新组分的分子机制。通过冷冻电镜(cryo-EM)首次解析了YedD-LptDE三元复合体结构,发现YedD通过结合LptD的β-taco结构域与β-桶状结构域铰链区,在Lpt桥稳定性受损条件下显著影响脂多糖(LPS)转运效率。该研究为理解革兰氏阴性菌外膜生物发生提供了新视角,并为针对Lpt系统的抗菌药物开发提供了潜在靶点。

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YedD与LptDE转位子的关键相互作用

研究团队通过亲和纯化结合质谱分析,意外发现脂蛋白YedD与Lpt系统的所有组分共纯化。进一步实验证实YedD能与LptDE转位子形成稳定的1:1:1化学计量比复合体。冷冻电镜结构解析显示,YedD通过其特有的脂质运载蛋白(lipocalin)结构特征,精确结合在LptD的N端α螺旋区域,该区域位于β-taco结构域与β-桶状结构域的关键铰链区。

结构生物学揭示的分子细节

3.89Å分辨率的冷冻电镜结构显示,YedD的疏水腔与LptD的短N端α螺旋形成特异性相互作用。通过位点特异性光交联实验,研究验证了YedD不仅与LptD的铰链区相互作用,还与LptE的柔性C端区域存在动态接触。值得注意的是,YedD的结合位置紧邻LptD中两个关键二硫键(C31-C724和C173-C725)形成的区域,这些二硫键对维持LptD的正确构象至关重要。

YedD在LPS转运中的功能验证

基因敲除实验表明,在Lpt桥稳定性受损的lptDbridge突变株中,yedD缺失会导致严重的生长缺陷和LPS在内膜的异常积累。通过构建一系列LptD突变体,研究发现当LptD的β-taco结构域与β-桶状结构域连接区域发生突变时,YedD对细胞存活变得不可或缺。特别值得注意的是,破坏L1和L2环区相互作用的双突变体lptDbridge-L1和lptDbridge-L2在yedD缺失背景下完全丧失活力。

分子机制的新见解

研究提出了YedD作为Lpt系统"优化器"的作用模型:在Lpt桥稳定性降低或LptDE转位子功能受损的情况下,YedD通过稳定LptD的铰链区构象,确保LPS分子能够顺利从跨膜桥转移到外膜。这一发现扩展了我们对Lpt系统调控机制的理解,特别是揭示了非必需组分在特定条件下对维持细胞活力可能发挥的关键作用。

研究意义与潜在应用

该研究首次将细菌脂蛋白家族成员与LPS转运机器直接联系起来,为理解革兰氏阴性菌外膜生物发生提供了新视角。由于Lpt系统在病原菌中的高度保守性,YedD-LptDE相互作用界面可能成为新型抗菌药物的潜在靶点。特别值得注意的是,这项发现为理解临床重要病原体如肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)等肠杆菌目细菌的膜稳态调控提供线

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