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膜蛋白根据其二级结构可以分为两大类:α-螺旋蛋白和β-桶状蛋白。α-螺旋膜蛋白分布较广，在细胞的膜系统内基本都存在，而β-桶状膜蛋白分布范围很窄，仅存在于革兰氏阴性细菌的外膜，真核细胞的线粒体的外膜和植物细胞的叶绿体的外膜。由于β-桶状膜蛋白只存在于外膜上，也称之为外膜蛋白。这些外膜蛋白对于细胞非常重要，是细胞和双层膜细胞器与外界进行物质和能量交换的直接执行者。 通过序列进化分析，发现这类外膜蛋白的折叠机器非常保守，说明真核细胞和原核细胞中的折叠机制应该类似。我们以革兰氏阴性细菌中相应的折叠机器BAM复合体为研究对象来研究外膜蛋白折叠机制。BAM复合体是一个五元复合体，位于革兰氏阴性细菌的外膜上，由一个β-桶状跨膜蛋白BamA和四个脂蛋白BamB，BamC，BamD，BamE组成。BamA的C端形成一个16条β-片层的β-桶插在外膜上，N端形成5个POTRA结构域伸在周质空间。脂蛋白BamB，BamC，BamD和BamE通过N端+1位的半胱氨酸脂酰化锚定在外膜上，四个脂蛋白与BamA的POTRA结构域相互作用，形成一个稳定的复合体。 为了阐明外膜蛋白的折叠机制，我们解析了大肠杆菌BAM复合体的3.55-(A)晶体结构。整个复合体像一顶“帽子”，BamA的β-桶作为帽顶插在外膜上，而周质空间的POTRA和四个脂蛋白相互结合形成帽沿伸在周质空间中。在复合体结构中，BamB结合BamA的POTRA2-3，BamC，BamD和BamE形成一个亚复合体与POTRA1-2以及POTRA5相互作用。四个脂蛋白和POTRA在BamA的β-桶下形成一个空腔，同时，在外膜和周质空间的界面上形成一个BamAβ-桶的第一条和最后一条β-片层，POTRA5以及BamD形成的底物出口。因此推测，外膜蛋白由分子伴侣送到BAM复合体上，在周质空间的腔内，外膜蛋白分子伴侣解离，外膜蛋白开始折叠，然后在水-脂交界的底物出口插到外膜上。 为了更进一步了解外膜蛋白通过BAM复合体插到外膜上的过程，我们解析了BAM复合体结合底物的晶体结构，得到了结合一条未完全折叠好的β-片层的BAM复合体结构。在这一BAM—底物结构中，未完全折叠的β-片层结合在BamAβ-桶的第一条β-片层上，二者之间配对形成氢键，而且底物β-片层伸向外膜。这就验证了外膜蛋白折叠的起始折叠的模板为β1，外膜蛋白在这一位置开始折叠，然后通过底物出口插在外膜上。