該研究小組在《自然》(Nature)雜志上報告稱,通過將計算方法與各種實驗室技術相結合,縮小了與未知蛋白——HpbD 酶可能發生相互作用的小分子的名單,并確定了 HpbD 在宿主海洋細菌:百慕大公海橄欖菌(Pelagibaca bermudensis)中的作用。
5位共同研究負責人之一、伊利諾大學生物化學教授 John Gerlt 說,他們的目標并不僅僅是確定這一蛋白質的功能,而是要想出一種新方法來處理龐大且在不斷增長中,但卻缺乏功能信息的序列數據。
Gerlt 說:“當前,蛋白質序列數據庫中的蛋白質數量正接近4200萬。但至多有50%的蛋白可靠地確定了功能。”
“不知道由一個基因組編碼的所有這些蛋白質的功能,就根本無法了解一種生物體的生物學,” Gerlt 說。
新研究是伊利諾大學基因組生物學研究所酶功能項目(EFI)的一部分。這一項目,由美國普通醫學科學研究所提供資金資助, Gerlt 領導,旨在“解決對于生物醫學科學其重要,但卻超出任何一個研究小組能力的復雜問題。”EFI 側重研究細菌酶。
Gerlt 說:“曾經有一段時間,我為我們專注于細菌基因組而非人類基因組而感到遺憾。然而,現在已經證實了我們并非孤立地生活著,我們有著一個與我們相關的微生物組,這一微生物組是由成千上萬居住在我們身體中的細菌物種所構成。了解這些細菌所能做的事情對于我們來說非常重要。”
加州大學舊金山分校的 Matthew Jacobson 和博士后研究人員 Suwen Zhao 領導了計算工作,他們將一種酶與數以萬計的代謝伙伴蛋白進行了配對,看看哪些分子能夠地結合到一起。由于酶是通過對其他分子起作用來執行一種特定功能,確定酶的靶標(也稱作底物)可以提供關于該酶活性的重要線索。
這一工作從超過87,000種蛋白的原始名單中確定出了4個可能的底物。Suwen Zhao 將這四個底物的特性以及該酶可能影響的一條信號通路傳送給了 Gerlt 及同事們。隨后這一實驗室開始啟動研究工作。
幾個研究領域交會幫助確定了四個底物實際哪一個與該酶相互作用,證實了它的功能以及影響的化學信號通路。
研究人員發現,他們的酶催化了一個生物化學信號通路的一步,該信號通路使得這一海洋細菌能夠利用其中的一個底物 tHypB 作為碳源。
更為重要的是,該研究小組還發現了 tHypB 在細菌中另外一種或許更為重要的功能:它幫助了生物體應對了在鹽環境中生活的壓力。
Gerlt 說,這項旨在了解一種酶功能的研究工作會帶來一連串其他的好處。這種方法的一個大的在于,它可以幫助鑒別直系同源物(在其他生物體中執行相同任務的酶)。






