蓝藻与高等生物的膜蛋白结构高度相似

活生物体的细胞配备了参与细胞膜形成和重塑的蛋白质，从而执行重要任务。细胞膜封闭细胞内部，但会不断重塑，例如，由于膜出芽、内陷或融合过程。这还涉及长期以来被认为仅或主要存在于高等生物体中的各种蛋白质。然而，在过去的 10 到 20 年里，蛋白质已经被鉴定或预测存在于没有细胞核的简单生物体中。在一项研究合作中，现在首次描述了一种参与蓝细菌膜重塑的蛋白质。怀疑存在这种细菌蛋白质，但证据仍在进行中。

在原核生物中也发现了膜蛋白

膜蛋白参与多种膜重塑和修复过程，以应对膜损伤，从而确保细胞存活。在过去十年中，在原核生物(即没有细胞核的简单生物)中也发现了此类蛋白质。其中许多与以前认为仅在包含细胞核的更复杂的生物体(即真核生物，例如动物和植物)中发现的蛋白质有相似之处。

所谓的动力蛋白和动力蛋白样蛋白最初也被认为是真核生物的发明，直到 1999 年的一项生物信息学研究预测了细菌动力蛋白样蛋白或 DLP 的存在。这些 DLP 属于动力蛋白超家族，参与真核生物的各种膜重塑过程。

最近，已在蓝藻的基因组中鉴定出一种特定的 DLP，即Syn DLP。来自美因茨约翰内斯古腾堡大学 (JGU) 和 Forschungszentrum Jülich 的研究团队在海因里希海涅大学杜塞尔多夫 (HHU) 的参与下研究了这种蛋白质。“我们之前假设我们只会在真核细胞中发现这种类型的蛋白质，”JGU 膜蛋白组负责人 Dirk Schneider 教授说。“ Syn DLP 具有我们以前认为只存在于高等生物体中的结构，”Forschungszentrum Jülich 的科学家兼 HHU 教授 Carsten Sachse 教授补充道。“ Syn的结构特性DLP 表明它是已知的最接近真核生物动力蛋白的细菌祖先，”Sachse 描述了结果。“我们假设这种蛋白质在它们进一步发育成有核和无核细胞之前已经存在于原始细胞中，”Schneider 补充道。

蓝藻使用内部膜系统进行光合作用

蓝细菌是地球上最古老的生物之一。由于它们的颜色，它们也被称为蓝绿色细菌。与其他细菌不同，它们拥有第二个内部膜系统，光合作用的光反应在该系统中发生。然而，正是由于光反应，膜非常脆弱，需要不断修复和重塑。因此，膜重塑蛋白对于膜的重建或修复尤为重要。

“我们还不清楚Syn DLP 在膜动力学中的确切功能，”Dirk Schneider 教授说。它在实验室条件下似乎并不重要。“然而，如果它不是必需的，它就不会保存数十亿年，”美因茨大学的化学家推测道。未来，科学家们想要追寻这个问题，并研究这种蛋白质在细菌细胞中究竟发挥什么作用。

长期科研合作硕果累累

三位年轻科学家在现已发表的八年研究中发挥了关键作用：JGU 的 Ruven Jilly 博士和 Lucas Gewehr 以及 Forschungszentrum Jülich 的 Benedikt Junglas 博士，他曾是美因茨约翰内斯古腾堡大学马克斯普朗克研究生中心的博士生( MPGC)。其他合作者来自美因茨的马克斯普朗克聚合物研究所和丹麦的奥胡斯大学。这项工作刚刚发表在Nature Communications上。