双功能酶的新发现

很早之前，科学家们就已经知道一些微生物能够在低营养的环境中生存一段时间，这是因为这些微生物的生理代谢中存在着一种特有机制，能够从利用葡萄糖作为碳源营养素切换到利用醋酸盐作为碳源营养素。这是由一个叫AceK的双功能酶所调控的。这里双功能酶的意思是指一个蛋白酶同时具有两个功能，并且是相反的功能。即它可以磷酸化和脱磷酸化同一个蛋白质底物。但是这个双功能酶是怎样被调控的机制一直都不是很清楚。

之前微生物的磷酸化调控研究方面的基础上，通过蛋白质晶体结构解析获得了AceK蛋白本身，以及与底物形成的复合物的晶体结构，并通过蛋白质晶体学衍射数据计算分析，得到了相关的三维模型，从而了解到大肠杆菌和沙门氏菌这类的细菌如何能在低营养环境，比如水环境中生存的调控机制。

研究人员需要获得AceK蛋白本身，以及与底物形成的复合物的晶体结构， 但是酶和其底物是很难稳定的结合在一起形成复合物的，因此怎样才能拿到酶和底物复合物的晶体是我们研究中最重要的技术点， 通过基因表达，蛋白质纯化，结晶，和晶体结构解析等实验步骤，最终拿到了这个复合物的晶体，并通过蛋白质晶体学衍射数据计算，即在原子水平上测定蛋白质中各个原子的空间分布及它们相互作用获得了相关的三维模型，利用这个模型分析出可能化学反应机制。 

原来实际上AceK蛋白只有一个活性中心，而一个活性中心行使两个不同生物功能，同时又不能影响与底物的结合，这不是简单的开启和关闭所能解释的。研究人员发现开启和关闭引发了活性中心的构像的变化，因而引发活性中心中不同的氨基酸残基参与反应。而具体的机制还需要进一步研究。