蘑菇里的“隐形killer”？AB21蛋白结构揭秘——双孢菇暗藏细菌**“同款”折叠

搁浅

蘑菇里的“隐形killer”？AB21蛋白结构揭秘——双孢菇暗藏细菌dusu“同款”折叠（DOI: 10.1002/prot.25522）

你餐盘里的白蘑菇可能比你想象的更“有心机”。捷克马萨里克大学团队首次在常见食用菌双孢菇（Agaricus bisporus）中发现一种全新蛋白AB21，其三维折叠与致命细菌成孔dusu高度相似，却缺乏毒力模块。研究不仅纠正了国际数据库长达数年的基因注释错误，还为理解食用菌防御系统、真菌-细菌水平基因转移提供了结构生物学证据。该工作发表于《Proteins: Structure, Function and Bioinformatics》，并被选为封面亮点。
一、从“未知”到“晶体”：AB21的发现之旅

• 基因组“扫雷”
  2012年双孢菇基因组公布，约17%基因功能未知。作者筛选潜在凝集素时盯上ORF“XP_006461442”，却发现自动注释把第4、5内含子剪接位点搞错，导致C端序列偏移。通过RT-PCR重新测定，得到588 bp正确编码区（GenBank新登录号），编码194-aa、20.9 kDa蛋白，命名为AB21。
• 无同源序列，却有“dusu脸”
  BLAST显示AB21与UniProtKB任何功能已知蛋白均无显著同源（<30% identity），仅在伞菌目找到25%左右的“假想蛋白”。然而晶体结构揭示：它拥有与芽孢杆菌溶血素BL（HBL-B）、NheA及苏云金芽孢杆菌Cry6Aa等成孔dusu“同款”的α-螺旋束骨架（Dali Z-score>8）。
  

二、结构亮点：130 Å分子尺，双螺旋“锁”成棒

• 分辨率2.5 Å，P6₄空间群，非对称单元为单体，晶体二聚体呈~130 Å长杆。
• 折叠拓扑：五段α-螺旋“上下上下上”排列，形成两个四螺旋束（A、B域），C端参与二聚化。
• 独特二聚：两单体互相“咬合”，α2/α4与α2’/α4’交错，形成疏水核心，界面 bury 面积达2,100 Ų。
• 金属位点：α1上His37与His41相距6.1 Å，共同螯合Ni²⁺、Co²⁺（Kd 55、180 μM），符合Irving-Williams序列。
  

三、稳定性“怪兽”：可逆热变性，pH 3-12不崩

• 熔点Tm≈69 °C（pH 7.5），变性后可复性；pH 12完全去折叠，回到中性可恢复α-螺旋信号。
• 超速离心显示二聚体在pH 4.5-10.5保持单一2.8 S峰；pH 3出现50%寡聚，pH 12为1.3 S单体。
  

四、金属实验：弱结合，或无生理意义？

ITC测得Ni²⁺/Co²⁺ 1:1化学计量，ΔH<0、ΔS>0，暗示去水合主导。然而亲和力仅10³ M⁻¹级，远低于典型金属伴侣（10⁹ M⁻¹）。His41在部分旁系同源中并不保守，提示金属结合或为“jianzhi”，主要功能尚未可知。

五、免疫定位：子实体遍地开花，孢子缺席
抗AB21多克隆抗体染色显示：菌盖、菌柄全程绿色荧光；菌褶区（尤其是子实层）信号最强；担孢子无信号。说明蛋白活跃表达但可能不参与孢子形成。
六、基因组“邻居”：dusu基因扎堆，暗示水平转移

• ab21与3个旁系同源成簇，两侧基因经Phyre2建模可匹配Cry6Aa“头域”，序列identity仅17-19%，却保留膜结合面。
• 功能聚类分析提示：尽管AB21本身缺失dusu“头域”，其基因岛可能源自一次与Bacillus的横向基因转移事件，后经历功能分化。
  

七、讨论与展望
AB21是第一个获得原子结构的“伞菌未知功能蛋白”，其“dusu骨架-非dusu功能”模式为研究大型真菌防御、金属稳态提供新线索。下一步计划：

• 利用RNAi在异核体双孢菇中敲低ab21，观察对菌丝生长、线虫或昆虫取食的影响；
• 体外重建脂质体系统，检验AB21是否形成孔道；
• 解析AB21-金属复合物高分辨率结构，明确弱结合的生物学意义。
  

结语
从一道家常菜到结构生物学前沿，AB21告诉我们：即便被吃了几十年，蘑菇仍暗藏演化秘密。随着更多“未知蛋白”被解析，人类对真菌代谢与生态功能的认识，将像AB21的螺旋束一样，层层展开。