所有生命形式的细胞都被磷脂制成的膜围绕着

所有生命形式的细胞都被磷脂制成的膜围绕着。其中之一是心磷脂，由于其独特的结构而形成一个单独的类别。当研究负责在古细菌(构成生命的独立域的单细胞生物)中产生心磷脂的酶时，格罗宁根大学的生物化学家做出了令人惊讶的发现。单一古细菌酶可以产生各种天然和非天然心磷脂以及其他磷脂。该结果显示了生物技术应用的潜力，已发表在《生物化学杂志》上。

细胞膜中最丰富的磷脂包含一个亲水性头部，两个疏水性尾部连接至该亲水性头部。心磷脂-之所以称其为首先在心脏细胞中被发现-因为它们由连接到四个脂质尾巴的单个头基组成，因此略有不同。C论文的第一作者马滕·埃斯特卡特(Marten Exterkate)说：“我们知道细菌和真核生物中负责生产心磷脂的酶，而古细菌中不负责。”

奇怪的头组

他对这些心磷脂的兴趣源于他对合成最小细胞的研究。“我们格罗宁根大学的研究小组专注于细胞膜”。由于心磷脂存在于生命各个领域的生物的细胞膜中，因此它们是合成细胞的必需成分。Exterkate想知道哪些酶负责心磷脂Exterkate解释说：“形成古细菌细胞膜的脂质在结构上不同于生活中其他两个域的脂质。此外，虽然其他域具有心磷脂的一种主要类型，古细菌似乎产生不同的脂质。种类的心磷脂，其头部基团仅包含一个负电荷或不同种类的糖或硫酸盐基团。目前，我们几乎不知道它们是如何合成的。”

通过搜索古细菌物种的基因组，Exterkate找到了心磷脂合酶的几种候选基因。在标准的大肠杆菌细菌实验室菌株中表达了最古老的一种来自古细菌Methanospirillum hungatei的菌株，并对所得的酶进行了分离和鉴定。“当我们将酶与潜在的结构单元混合时，它产生了预期的心磷脂种类。但是随后我们发现了一些令人惊讶的东西：另一种心磷脂的头部非常奇怪。” 结果证明是发生反应的缓冲溶液中的分子。

警钟

“所有的警钟开始响起，” Exterkate回忆道。“如果这种酶可以将这种缓冲分子作为脂质头基团掺入，它还能做什么呢?” 事实证明，该酶能够产生各种变体心磷脂和其他磷脂，同时包含天然和非天然的头部基团。“有些酶是混杂的;它们可以使用与其正常底物略有不同的变体。但是这种酶在极端情况下是混杂的。” 它可以产生脂质，例如在细菌细胞中，它们需要许多不同的酶。

这是第一个鉴定出的能够产生整个范围的不同心磷脂的酶。提取物：“其他古细菌具有相似的基因，可能也适合产生不同的心磷脂，这表明古细菌心磷脂的多样性可以由相同的酶合成。” 除了令人惊讶的发现外，这种新酶可能对生产自行设计的膜也很有趣。这是有用的，因为膜磷脂中的头基会影响膜的整体性能以及掺入膜中的酶的功能。Exterkate说：“生物技术产业可能会使用这种酶来人工改造膜以达到特定目的。”

渗透调节

这种混杂酶的发现也提出了一个问题，即古细菌细胞为什么需要所有这些不同的心磷脂。迄今为止，教科书将心磷脂称为一种特定分子。不过，越来越清楚的是，心磷脂形成了一类分子。Exterkate和他的同事怀疑该酶与渗透调节有关。“取决于环境，该酶可以将生产转换为不同的磷脂，并以此改变膜的功能。”

这种酶也可能对Exterkate和他的同事正在研究的合成细胞有好处。“我们计划生产一种具有最小化磷脂成分的膜，因此我们不需要为不同的酶添加很多基因。现在，我们有可能仅使用一种酶就可以生产出许多不同的磷脂。”

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