中国科技大学生命科学与医学部周丛照教授和陈宇星教讲课题组，借助单颗粒冷冻电镜技术分析了三种不同状况的硝酸盐/亚硝酸盐ABC转运蛋白NrtABCD（缩写为NRT）的三维结构，包含结合底物硝酸根NO3-、结合Mg2+-ATP与结合信号蛋白PII的结构。基于结构和生化剖析与生理实验，作者说明了一种新型ABC转运蛋白的底物辨别模式和转运循环，与PII怎么样通过响应不一样的效应分子进而精细调控NRT转运活性的分子模型。有关研究成就以“Allosteric regulation of nitrate transporter NRT via the signaling protein PII”为题于3月8日在线发表于《美国科学院院报》上。

碳氮代谢平衡是细胞正常成长和处于稳态的首要条件。蓝细菌作为一种古老的光合自养型原核生物，进化出由多种转录因子和信号蛋白调控的碳氮代谢互联网。其中，作为现在分布最广泛的蛋白家族之一，信号转导蛋白PII响应细胞内代谢小分子和能量的变化，进而调控多种靶蛋白的活性，保持碳氮平衡。在铵盐缺少的状况下，蓝细菌通过激活硝酸盐同化通路将硝酸盐/亚硝酸盐转运到细胞内并还原为铵，从而为其成长提供氮源。研究表明，PII能与硝酸盐/亚硝酸盐转运蛋白NRT互作进而调控硝酸盐同化通路的活性。NRT由5个蛋白亚基组成：一个底物结合蛋白（SBP）NrtA、两个相同的跨膜亚基（TMD）NrtB与两个不一样的核苷酸结合亚基（NBD）NrtC和NrtD，是ABC转运蛋白家族的I型ABC importer。与经典ABC转运蛋白不同，其NrtC亚基的C端融合了一个与NrtA一样的调控结构域（CRD），被觉得可能参与调控NRT的活性。现在，关于这种新型ABC转运蛋白的结构和转运机理，与PII怎么样辨别NRT进而调控蓝细菌碳氮平衡的分子机理仍不了解。

中国科技大学周丛照教授、江永亮副教授和陈宇星教授为该论文的一同通讯作者，博士生李波为该论文的第一作者。冷冻电镜数据采集工作在中国科技大学冷冻电镜中心完成。该研究工作得到中国科学院、国家自然科学基金委、科技部和安徽科技厅的资助。

图1.NrtBCD-PII复合物的三维结构

图2.PII调控NRT转运循环的模式图

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