浙江大学“求是特聘教授”团队博士生以第一作者身份在一区Top期刊（IF 16.3）上发表研究成果

铁在微生物的生长和代谢中发挥着至关重要的作用，但其过量会引发自由基损伤，威胁细胞生存。为了应对这一挑战，微生物通过铁蛋白家族的成员精确调控细胞内铁的浓度，避免铁引发的氧化应激。铁储存蛋白（Bfr）作为细菌中重要的铁调节分子，能够以同源（homo-Bfr）或异源（hetero-Bfr）二十四聚体形式存在。虽然同源铁蛋白的结构和功能已有大量研究，但异二聚体铁蛋白的研究却相对较少。该研究通过冷冻电镜技术解析了Shewanella oneidensis的异源二十四聚体细菌储铁铁蛋白（SoBfr12）的结构，揭示了其与同源细菌储铁蛋白在铁稳态调节中的独特进化适应性。

2025年4月1日，浙江大学生命科学学院高海春教授团队，在Advanced Science期刊在线发表了题为“Unveiling Structural Heterogeneity and Evolutionary Adaptations of Heteromultimeric Bacterioferritin Nanocages”的研究论文。通过冷冻电镜技术，该研究首次揭示了S. oneidensis的异源细菌储铁铁蛋白（SoBfr12）的结构，并对比其与同源细菌储铁蛋白的差异，发现hetero-Bfr的离子进出孔道、铁催化氧化中心活性以及血红素结合位点与homo-Bfr有显著差异，这些结构差异为铁的氧化、矿化和还原提供了特化的功能。同时，进化分析进一步揭示了hetero-Bfr的进化路径。

尽管homo-Bfr已被深入研究，但hetero-Bfr作为一种由两个不同亚单位组成的铁储存纳米笼，其结构和功能至今尚未得到充分研究。该研究以S. oneidensis的异源二十四聚体细菌储铁蛋白SoBfr12作为hetero-Bfr代表研究对象，通过冷冻电镜技术解析得到了分辨率2.6 Å的SoBfr12结构。SoBfr12虽然与homo-Bfr拥有相似的球形结构，但由于组成亚基种类的不同，其孔道亚型表现出更多的变异。例如，B孔、4倍孔和3倍孔的亚型数量远多于homo-Bfr，这可能使得Fe2+等离子更倾向于通过某些特定的孔道进入纳米笼。这种差异化的孔道配置可能有助于优化铁的吸收和释放。此外，与homo-Bfr相比，hetero-Bfr的两种不同亚基功能分工明确，使其在铁的储存与释放过程中能够进行更精细的调控。

在对细菌储铁蛋白的进化分析，研究者提出了TD型和DSD型hetero-Bfr进化的可能路径。TD型hetero-Bfr可能来源于homo-Bfr的串联重复，而DSD型则可能起源于铁蛋白基因的分散重复。此外，在S. oneidensis中，homo-Bfr与hetero-Bfr的亚基能够共同组装成功能性的纳米笼，表现出高度的适应性和可塑性，这也为铁蛋白家族成员之间的功能互补提供了新的视角。

浙江大学生命科学学院高海春教授和陈景华研究员为论文的通讯作者，高海春教授课题组博士生李盈曦为论文的第一作者，博士生王卫卫、王伟参与了部分研究。浙江大学医学院张兴教授参与了该研究工作。该工作得到国家自然科学基金、浙江省自然科学基金项目的资助。

来源：浙江大学