来自中科院生物物理研究所的研究人员发表了题为“ Structural basis for lipopolysaccharide extraction by ABC transporter LptB2FG ”的文章，解析了一种新型 ABC transporter LptB2FG 膜蛋白复合体的晶体结构，初步揭示了这种新型 ABC transporter 从细胞膜上抽提脂多糖 (lipopolysaccharide, LPS ) 分子的分子机制

这一研究成果公布在 4 月 10 日的 Nature Structural & Molecular Biology 杂志上，文章的通讯作者是生物物理所黄亿华研究员，其研究组主要从事膜蛋白结构生物学研究。具体研究内容包括两个方面：膜蛋白的生成与蛋白质的跨膜转运机理；生物膜的生成。文章的*作者是黄亿华课题组博士生骆青山。

LPS 又称内毒素，组成革兰氏阴性细菌外膜的外小叶。脂多糖不仅是革兰氏阴性细菌外膜的主要组成成分 , 也是导致炎症和人体天然免疫反应的主要原因。一百多年来，科学家们对细菌脂多糖在胞质中的合成已经有了很深入的了解，但直到二十一世纪初，美国普林斯顿大学细菌遗传学家、美国科学院院士 Thomas Silhavy 和美国哈佛大学生物化学家 Daniel Kahne 等发现，细菌脂多糖的跨膜转运以及在外膜上的组装由七个脂多糖转运蛋白（ LptA-G ）负责完成。其中， LptB, LptF 和 LptG 组成四聚体 ABC transporter 位于内膜上，负责从内膜外小叶抽提 LPS ，并通过 LptC 和 LptA 将 LPS 传递给位于外膜上的 LptD-LptE 复合体，zui后完成 LPS 插膜组装。脂多糖为所有革兰氏阴性细菌生存所必需 , 因此对脂多糖分子转运与组装相关蛋白复合体的结构和功能研究不仅可以加深对革兰氏阴性细菌外膜的生成机制的理解，也可以为研发新型抗生素应对日益严峻的革兰氏阴性细菌耐药问题提供解决方案。

黄亿华研究员课题组在 2014 年解析了负责脂多糖在细菌外膜上转运和组装的膜蛋白复合体 LptD-LptE 的 2.4 埃的高分辨率晶体结构 , 初步阐明了脂多糖分子如何进入到细菌的外膜的分子机理（ Nature ， 2014 ）。经过几年努力，又成功解析了负责从内膜抽提 LPS 的新型 ABC transporter LptB2FG 复合体的晶体结构。在 LptB2FG 复合体中， LptF 和 LptG 各包含一个跨膜结构域（ TMD ），一个周质侧β -jellyroll 结构域和一个与 LptB 相互作用的α - 螺旋。

内膜上的 LptF 和 LptG 的跨膜结构域形成一个较大的外向开放的“ V ”型凹槽，结构分析和功能实验初步表明 LPS 可能从 LptF 和 LptG 跨膜结构域的接触面进入“ V ”型凹槽，在 LptB 结合和水解 ATP 提供能量基础上，通过构象变化将 LPS 转运到β -jellyroll 结构域中，完成 LPS 从内膜的抽提过程。

这项研究通过对 LptB2FG 复合体结构和功能的分析，初步揭示了这种新型的 ABC transporter 从内膜抽提脂多糖分子的分子机理，并定义 LptB2FG 为一类 Type III ABC exporter 与 Type I 和 Type II ABC exporter 进行区分。

　　本研究组主要从事膜蛋白结构生物学研究。具体研究内容包括两个方面：膜蛋白的生成与蛋白质的跨膜转运机理；生物膜的生成。

　　一、膜蛋白的生成与蛋白质的跨膜转运机理

　　不同于胞质中的水溶性蛋白，膜蛋白和分泌蛋白在胞质中合成以后，必须通过位于细胞膜上特定的分子机器把新生的多肽链整合入膜形成新的膜蛋白或分泌到膜外以行使特定的生物学功能。革兰氏阴性菌、线粒体和叶绿体更因为拥有双层膜结构而对蛋白质的定向运输和定位提出了挑战。目前，分子遗传学研究已经鉴定出参与这一系列重要生物学过程的由各种膜蛋白或膜蛋白复合体所组成的分子机器。解析这些重要膜蛋白或膜蛋白复合体的高分辨率的晶体结构，并体外重建它们的功能 , 是理解膜蛋白生成和蛋白质跨膜运输机理的关键。

　　二、生物膜的生成

　　在地球上出现有生命物质和它由简单到复杂的长期演化过程中，生物膜的出现是一次飞跃，它使细胞能够既独立于环境而存在，又能通过生物膜与周围环境进行有选择的物质交换而维持生命活动。以革兰氏阴性细菌的细胞膜为例，其主要组份包括膜蛋白，脂蛋白，脂多糖和磷脂分子等。我们通过研究参与细胞膜重要组份生成的膜蛋白或膜蛋白复合体的结构和功能来理解生物膜生成这一重要生物学过程，并为新型抗菌药物的研发奠定基础。