亞硫酸鹽還原酶，是一種多亞基復合酶，其功能是通過(guò)六電子還原反應將亞硫酸鹽轉化為硫化氫，該反應廣泛參與水果、蔬菜及工業(yè)原料中的硫代謝過(guò)程，且與污水處理、垃圾填埋場(chǎng)異味控制等環(huán)境問(wèn)題息息相關(guān)。
長(cháng)期以來(lái)，科學(xué)家一直無(wú)法捕捉該酶結構的視覺(jué)圖像，從而限制了他們對其工作原理的全部理解。最近，Florida State大學(xué)的生物科學(xué)教授Elizabeth Stroupe和曾指導博士生 Behrouz Ghazi Esfahani 解決了這個(gè)問(wèn)題，相關(guān)成果已發(fā)表于《Nature Communications》期刊。
“人工智能在預測蛋白質(zhì)結構方面已有了進(jìn)展，但歸根結底，這些預測仍需實(shí)驗數據的驗證，”Stroupe說(shuō)。“這為我們提供了更深入理解這種結構所需的主要知識。”
Stroupe和Ghazi Esfahani利用冷凍電鏡，成功解析亞硫酸鹽還原酶的高分辨率結構。
對非專(zhuān)業(yè)人士而言，蛋白質(zhì)分子常被視為錯綜復雜的分子網(wǎng)絡(luò )，但這種清晰的三維結構可視化，幫助科學(xué)家看到原子的確切排列及電子轉移的過(guò)程。
“我把它想象成一只帶著(zhù)四個(gè)溜溜球的章魚(yú)，因為這個(gè)分子特別靈活，” Stroupe說(shuō)道。
這項由國家科學(xué)基金會(huì )資助的研究為科學(xué)家提供了關(guān)鍵工具，助力精準調控化學(xué)反應，為工業(yè)開(kāi)發(fā)環(huán)保產(chǎn)品提供了研究支持。
“但這也涉及環(huán)境問(wèn)題，”Ghazi Esfahani表示。“一些細菌將硫作為能量來(lái)源，類(lèi)似于人類(lèi)和其他生物對氧氣的利用。這讓我們能夠理解這些細菌如何在缺氧環(huán)境中繁衍生息。”
這項研究為更好地理解亞硫酸鹽還原酶的工作機制邁出了重要一步，但關(guān)于它作為一個(gè)更大的蛋白質(zhì)復合體的運作方式，以及在其他生物體內類(lèi)似酶的功能（例如依賴(lài)硫的病原體在宿主中的生存）仍有許多未解之謎。Stroupe的實(shí)驗室將繼續深入研究這一問(wèn)題，以及與硫代謝過(guò)程相關(guān)的其他結構問(wèn)題。
期刊：Nature Communications
DOI：10.1038/s41467-025-58037-5
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