浙江大学生命科学学院微生物研究所高海春教授团队的文章“Complexation of CcmB with CcmACD safeguards heme translocation for cytochrome c maturation”已在mLife正式发表。该文章揭示了细菌体内CcmB与CcmACD蛋白复合物的关键作用：CcmB可独立地将血红素从细胞膜转运至周质，与CcmACD结合后才能确保血红素专一性地用于细胞色素c的合成。该研究弥补了对细菌血红素跨膜转运机制认识的不足，为细胞色素c合成提供了关键线索。

细胞色素c是一类含血红素的重要蛋白质，在能量代谢、信号转导等多种生命过程中发挥关键作用，其合成需要将血红素共价偶联到多肽链上，这一过程在革兰氏阴性菌和线粒体内由Ccm系统I催化完成。Ccm系统I包含CcmABCDE和CcmFGH两个功能模块，前者负责血红素的跨膜转运，后者负责催化血红素与细胞色素c的结合。然而，对CcmABCDE如何转运血红素这一关键环节，人们还知之甚少。

该研究首先通过对Ccm系统缺失突变株筛选发现CcmB组分的过表达会严重抑制细胞色素c的合成。进一步的遗传和生化分析表明，过量的CcmB会将血红素从细胞内转运到周质中，导致胞质内血红素含量显著下降，细胞生长和细胞色素c合成受阻。这表明CcmB是一个高效的血红素转运蛋白。有趣的是，当CcmB与CcmACD共表达形成完整的CcmABCD复合物时，虽然血红素的跨膜转运能力并未削弱，但转运的血红素不再游离到周质中，而是被直接递送给CcmC使用，最终专一性地用于细胞色素c的合成（图1）。因此，CcmB与CcmACD的结合是确保血红素向下游精准定位、避免过量游离所致毒性的关键。

图1 系统 I 细胞色素 c 成熟机制（Ccm）示意图

通过结构生物学和分子动力学模拟分析，研究人员发现，CcmB同源二聚体的跨膜螺旋束之间形成了一个疏水性的血红素结合口袋。这个口袋可以从脂膜环境中捕获血红素分子，并通过构象变化将其转运至胞浆侧（图2）。有趣的是，这一机制与革兰氏阳性菌和线粒体中已知的HrtAB和CydDC等血红素转运蛋白颇为相似。这表明，尽管不同物种的血红素转运蛋白在序列和结构上差异很大，但在功能和分子机制上却趋同。

图2 CcmB 中血红素入口的结构特征

总之，该研究首次阐明了细菌中CcmB作为一个高效的血红素转运蛋白，通过与CcmACD结合形成复合物，将血红素专一性地定位递送，满足细胞色素c合成的需求，在维持血红素稳态中发挥着关键作用。这一发现不仅填补了人们对细菌血红素转运机制认识的空白，也为今后通过工程改造Ccm系统、开发游离血红素的高效定向合成方法提供了新的思路。

引用本论文：Xu Y, Wang W, Zhang Q, Han S, Wang J, Wu S, et al. Complexation of CcmB with CcmACD safeguards heme translocation for cytochrome c maturation. mLife. 2025.

原文链接：

https://doi.org/10.1002/mlf2.12150

第一作者

徐源佑  博士生

作者单位：浙江大学生命科学学院微生物研究所

作者简介：浙江大学博士研究生在读。以生物信息、分子动力学模拟及湿实验为手段，研究细菌蛋白质功能为主要研究方向。

通讯作者

高海春  教授

作者单位：浙江大学生命科学学院微生物研究所

作者简介：博士，美国Rice University客座教授，实验室研究关注细菌的生理学、分子遗传学、基因组学、生物信息学和结构生物学，目前正在进行的项目包括国家自然科学基金重点项目和面上项目、国家重点研发计划重点专项等。

mLife

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