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李猛教授团队在微生物研究领域权威期刊mBio发表研究论文

发布时间:2020-05-19 | 浏览次数:

近日,深圳大学高等研究院李猛教授课题组在微生物研究领域权威期刊《mBio》(2019年影响因子:6.747,中科院一区)发表了题为“Coevolution of Eukaryote-like Vps4 and ESCRT-III Subunits in the Asgard Archaea” 的研究论文。该论文结合系统发生分析、蛋白结构建模和蛋白异源系统表达等手段首次分析了阿斯加德(Asgard)古菌的内体分选转运复合体(ESCRT)与真核生物ESCRT功能和进化的关联性,探讨了真核生物ESCRT起源自阿斯加德古菌的可能性。李猛教授为论文共同通讯作者,团队博士后卢中一博士为第一作者。该工作由深圳大学、中国科学院大连化学物理研究所和中国科学院深圳先进技术研究院共同完成,深圳大学为第一完成单位。


阿斯加德古菌是最新确立的古菌超门,被认为是最接近真核生物的一类原核生物, 其基因组中存在的大量真核生物特征蛋白,例如曾被认为是在真核生物内膜系统中特有的功能复合体ESCRT相关蛋白。但是由于现阶段无法以阿斯加德古菌为遗传操作平台,这些ESCRT蛋白的结构和功能仍缺乏系统研究。


为此,本研究先通过系统发育学分析、蛋白结构建模和分子动力学模拟等手段发现阿斯加德古菌的Vps4及ESCRT-III复合体的两个核心亚基Vps2/24/46和Vps20/32/60都具有与真核生物ESCRT类似的功能结构和相互作用模式,然后利用大肠杆菌蛋白表达系统进行上述蛋白异源表达和体外蛋白功能鉴定,并进一步通过酿酒酵母同源蛋白缺失株进行体内功能回补实验验证,最终确定阿斯加德古菌Vps4及ESCRT-III复合体与酿酒酵母同源蛋白具有相似功能(图1)。研究结果首次结合理论预测和实验数据证明了阿斯加德古菌ESCRT的膜剪切体识别组装模式和剪切作用这两个关键功能与真核生物非常相似,表明真核生物的ESCRT可能来源于古菌,为生物进化二域论(细菌和古菌)学说提供了重要依据。


(图:利用酿酒酵母同源蛋白缺失株进行体内功能回补实验研究阿斯加德古菌ESCRT核心蛋白Vps4的功能)


据悉,李猛教授课题组是国内最先开展阿斯加德古菌研究的研究团队,在国际上首次提出了第6个阿斯加德古菌新门(Gerdarchaeota),研究了部分阿斯加德古菌的代谢潜能与地球化学作用,并探讨了阿斯加德古菌新真核特征蛋白功能进化与真核生物起源的关系。相关研究已在Sci China Life Sci、ISME J和mBio等期刊发表系列研究成果。


研究得到国家自然科学基金委、中国博士后科学基金和广东省基础与应用基础研究基金和深圳市科创委的相关项目支持。原文链接:https://mbio.asm.org/content/11/3/e00417-20