大肠杆菌是一种与人类和动物健康密切关联的革兰氏阴性菌，它利用对化学物质敏感的趋化性跨膜受体蛋白阵列来精确的追踪环境中化学物质浓度的变化，其跨膜受体蛋白阵列由三个受体二聚体形成的三聚体信号传导复合物组成，该复合物在胞外有包含化学物质结合位点的结构域，在胞内则通过偶联蛋白（CheW）来结合激酶蛋白（CheA），并根据胞外化学物质结合状态来调控胞内CheA的激酶活性。由于它具有典型的跨膜信号传导构型，蛋白组份简单却组合形成了非常精致且复杂的信号传导阵列，因此大肠杆菌被认为是研究跨膜信号传导最理想的模型，对原核和真核细胞中的跨膜信号传导研究都具有重大科学价值。

一直以来，人们困惑于趋化性受体是如何对CheA的激酶活性发挥调控作用的？以四川农业大学预防兽医学博士研究生高群为第一作者、四川农业大学为第一单位、四川农业大学程安春教授和美国犹他大学John S. Parkinson教授为共同通讯作者的研究结果表明：位于胞内的趋化性受体发卡尖端结构是控制CheA激酶活性的关键功能结构域，属于二进

制信号调控装置；化学效应器刺激和适应性修饰影响核心信号传导单元之间的协同作用机制，都是通过影响趋化性受体发卡尖端的构型构象变化来实现的；并且趋化性跨膜受体蛋白阵列的重塑过程，可涉及组成趋化性受体蛋白阵列信号复合物的CheW和CheA.P5组分之间的界面1和2相互作用的活性依赖性变化。该调控机制模型的提出有望为解决试验验证假说提供支撑，对指导化学感受器阵列中信号传导的进一步探索具有深刻的意义（见图）。

图:大肠杆菌趋化性受体信号传导结构

该研究进一步揭示了趋化性跨膜受体蛋白阵列信号传导的性质和控制状态，第一次提出了趋化性跨膜受体蛋白阵列的发卡结构构象变化对CheA激酶活性的调控机制。该研究成果以“Conformational shifts in a chemoreceptor helical hairpin control kinase signaling in Escherichia coli”（大肠杆菌趋化性受体构象变化对信号传导及激酶调控的影响）为题，发表于PNAS（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）2019, 116(31): 15651–15660, DOI:10.1073/pnas.1902521116。

论文链接 https://doi.org/10.1073/pnas.1902521116