生物通报道：来自南开大学生命科学学院，香港大学等处的研究人员针对一种关键碱性核酸外切酶，分析了其生化，及生物物理特性，发现了这种酶的关键作用机制，这对于进一步解析DNA重组和修复具有重要意义。这一研究成果公布在Nucleic Acids Research杂志上。

碱性核酸外切酶，以及单链DNA（ssDNA）消化蛋白（SSAPs）是许多原核生物，噬菌体，以及病毒状遗传元素中，DNA重组和修复系统的重要组成成分。从近期完成的β-变形菌纲（β-proteobacterium）香港海鸥型菌（Laribacter hongkongensis）HLHK9菌株的基因组序列中，研究人员发现这一3.17Mb大小的基因组有编码碱性核酸外切酶（LHK-Exo）和SSAP （LHK-Bet） 可能同源异构体。
 

为了解析这些关键元素的特性，在这篇文章中，研究人员分析了LHK-Exo重组蛋白的生物物理，生物化学，及结构上的特性，并通过结构导向突变分析，探讨了其中不同残基的活性，指出两个保守性金属离子催化机制也许是这种碱性核酸外切酶的关键所在。
LHK-Exo能消化线性双链DNA分析，这种外切酶特性需要pH8.2的碱性环境，以及Mg2+或者Mn2+金属离子。研究人员获得了LHK-Exo晶体结构（分辨率1.9Å），并从中分析LHK-Exo的特性，以及关键作用机制，这对于进一步解析DNA重组和修复具有重要意义。、除此之外，南开大学的研究人员还发文阐述和探讨了诺罗病毒与Lewis型人类组织血型抗原受体（HBGAs）结合特异性的结构基础与分子机制。这一研究成公布在PLoS Pathogens杂志上。
研究人员根据诺罗病毒VA207衣壳蛋白P结构域与Lewis四糖的复合物晶体结构发现，识别四糖的活性位点位于蛋白二聚体作用界面的口袋中，蛋白和四糖分子之间具有稳定而广泛的氢键网络体系，参与蛋白-寡糖相互作用的残基在诺罗病毒家族中具有较高的同源性，且作用模式属于典型的诺罗病毒G-II型基因族的作用模式。突变实验和蛋白-寡糖作用检测实验结果证实，参与该作用的氨基酸残基对于病毒与宿主的相互识别作用具有重要意义，对该残基的突变将导致与原来HBGAs寡糖分子结合能力的丧失并使其具有识别新的HBGAs寡糖分子的能力。

这项研究通过对诺罗病毒衣壳蛋白与lewis寡糖复合物的结构和功能研究，有助于对诺罗病毒与HBGAs的识别作用和侵染宿主提供全面、合理的结构解释，同时为研发抗诺罗病毒药物提供重要的科学依据。（生物通：万纹）
原文摘要：生物通

Structural and functional insight into the mechanism of an alkaline exonuclease from Laribacter hongkongensis
Alkaline exonuclease and single-strand DNA （ssDNA） annealing proteins （SSAPs） are key components of DNA recombination and repair systems within many prokaryotes, bacteriophages and virus-like genetic elements. The recently sequenced β-proteobacterium Laribacter hongkongensis （strain HLHK9） encodes putative homologs of alkaline exonuclease （LHK-Exo） and SSAP （LHK-Bet） proteins on its 3.17 Mb genome. Here, we report the biophysical, biochemical and structural characterization of recombinant LHK-Exo protein. LHK-Exo digests linear double-stranded DNA molecules from their 5′-termini in a highly processive manner. Exonuclease activities are optimum at pH 8.2 and essentially require Mg2+ or Mn2+ ions. 5′-phosphorylated DNA substrates are preferred over dephosphorylated ones. The crystal structure of LHK-Exo was resolved to 1.9 Å, revealing a ‘doughnut-shaped’ toroidal trimeric arrangement with a central tapered channel, analogous to that of λ-exonuclease （Exo） from bacteriophage-λ. Active sites containing two bound Mg2+ ions on each of the three monomers were located in clefts exposed to this central channel. Crystal structures of LHK-Exo in complex with dAMP and ssDNA were determined to elucidate the structural basis for substrate recognition and binding. Through structure-guided mutational analysis, we discuss the roles played by various active site residues. A conserved two metal ion catalytic mechanism is proposed for this class of alkaline exonucleases.

来源：生物通