蛋白质在每一个生物体的细胞中发挥着广泛的功能，几乎在每一个生物过程中都起着关键的作用。它们不仅负责我们的新陈代谢，管理细胞信号，并负责能量生产，作为抗体，它们还是我们免疫系统对抗冠状病毒等人类病原体的前线工作者。鉴于这些重要的职责，蛋白质的活性受到严格控制也就不足为奇了。

它们有许多化学开关控制着蛋白质的结构和在不断变化的环境条件和压力的反应功能。这些开关的生化结构和操作模式被认为是很好的理解。然而，德国哥根廷大学的一组科学家惊讶地发现了一个全新的，但直到现在被忽视的开关，而它似乎是一个无处不在的调节元件，覆盖所有领域的蛋白质。

研究结果发表在《Nature》杂志上，研究人员调查了一种来自人类病原体淋病奈瑟菌（Neisseria gonorhoae）的蛋白质（转醛缩酶），这种蛋白质能引起淋�。庵窒妇腥驹谌澜缬�1亿多病例。这种疾病通常用抗生素治疗，但抗生素耐药率的增加带来了严重的威胁。为了确定新的治疗方法，他们研究了一种蛋白质的结构和机制，这种蛋白质在病原体的碳代谢中起着关键作用。

令人惊讶的是，该蛋白质可以通过氧化和还原（称为“氧化还原开关”）来开和关。科学家们怀疑这是由两个半胱氨酸氨基酸之间形成的一个共同的、公认的“二硫键开关”引起的。当他们在德国汉堡的DESY粒子加速器上破译这种蛋白质在“开”和“关”状态下的X射线结构时，他们收获了更大的惊喜。这个开关的化学性质是完全未知的：它是在赖氨酸和半胱氨酸氨基酸之间形成的，带有一个桥氧原子。

“我简直不敢相信我的眼睛，”领导这项研究的Kai Tittmann教授说，他回忆第一次看到这种新型开关的结构时，“我们最初认为这一定是实验过程中的副产品，因为这个化学实体是未知的。但多次重复实验总是得到相同的结果，对蛋白质结构数据库的分析进一步揭示，有许多其他蛋白质很可能具有这种开关，这显然逃脱了早期检测，因为蛋白质结构分析的分辨率不足以检测到它。”研究人员承认，幸运是站在他们一边的，因为他们测量的晶体能够以极高的分辨率确定蛋白质结构，这导致了这种新型开关最终无法被错过了。

这篇论文的第一作者Marie Wensien说：“对高质量蛋白质晶体的广泛筛选确实取得了回报，我再高兴不过了。”研究人员相信，新的蛋白质开关的发现将在许多方面影响生命科学，例如在蛋白质设计领域。它还将为医学应用和药物设计开辟新的途径。许多在严重疾病中具有既定作用的人类蛋白质被认为是受氧化还原控制的，新发现的开关可能在调节其生物功能方面也起着核心作用。

原文检索：Marie Wensien, Fabian Rabe von pappenheim, Lisa-Marie Funk, patrick Kloskowski, Ute Curth, Ulf Diederichsen, Jon Uranga, Jin Ye, pan Fang, Kuan-Ting pan, Henning Urlaub, Ricardo A. Mata, Viktor Sautner, Kai Tittmann. A lysine–cysteine redox switch with an NOS bridge regulates enzyme function. Nature, 2021; DOI: 10.1038/s41586-021-03513-3