百万道尔顿超大分子机器的负染电镜:莱斯特·里德与硫辛酸摆动长臂
1968 年 1月1日 · 大肠杆菌超速纯化多酶复合体悬浮液、磷钨酸(PTA)负染色碳膜铜网与日立透射电子显微镜(TEM)摄影底片
你知道吗?
生命在四百多万道尔顿的微观机械城堡里,装配了一条永不知疲倦的纳米级摆动吊车长臂。
从糖酵解终产物丙酮酸到进入三羧酸循环的乙酰CoA,需要连续经历脱羧、氧化加氢、生成高能硫酯键并再生辅酶等多步极度危险的化学接力。如果这些中间产物在细胞质溶胶中自由扩散,极其活泼的乙醛衍生物极易自发发生副反应或者在扩散中迷失方向。
细胞如何确保反应步骤百发百中?德克萨斯大学奥斯汀分校的莱斯特·里德(Lester Reed)从大量大肠杆菌中纯化出了生化界已知最庞大、结构最规整的“巨无霸多酶复合体”——丙酮酸脱氢酶复合体(PDH Complex)。这个分子量高达460万道尔顿的复合体在磷钨酸负染色的透射电子显微镜底片上,展现出令人屏息的立方对称几何美感:24个二氢硫辛酰转乙酰酶(E2)亚基自组装构成坚固的内部立方体骨架核心,外围严整镶嵌着24个丙酮酸脱氢酶(E1)二聚体和12个二氢硫辛酰脱氢酶(E3)二聚体。
里德破解了其中的机械动力学秘密:E2亚基上共价连接着一分子独特的辅因子——硫辛酸(Lipoic Acid)。