维生素B12标示会出现在你的麦片盒和维生素瓶的一侧上。维生素B12像所有其他维生素和矿物质一样，是饮食中的营养物质。
但是，维生素B12是什么时候进入到你身体内的呢，这项新的研究表明维生素B12会变成一个“体操运动员”。
据密歇根大学健康系统和麻省理工学院的科学家最近发表在《自然》杂志上的研究论文表明，他们已经获得了首个维生素B12及其伴侣分子扭转的3-D图像。蛋白扭转是甲基转移的的关键一步反应。
这种反应对于无论是人体细胞还是细菌细胞消耗二氧化碳和一氧化碳都是至关重要的。这些细菌包括生活在人类、牛和其他动物内脏中有助于消化的细菌。这项新的研究对生活在混浊的池塘底部的消耗二氧化碳的细菌中维生素B12复合物展开研究。
研究团队产生的3-D图像首次揭示了B12发挥其生物学基本功能的错综复杂的分子机制。他们揭示了这一反应为一多阶段的过程，研究人员发现多阶段的过程涉及到一个精制的蛋白框架，这一关键反应的复杂机制令研究人员甚是惊讶。
生物化学教授Ragsdale解释说：如果没有B12和其伴侣分子B9（又称叶酸）参与单碳单位转移，心脏疾病和出生缺陷的可能性很大。同样，依靠这种反应的细菌将无法消耗二氧化碳或一氧化碳来生存。
这种细菌叫厌氧菌，这一反应使生物体靠一氧化碳生活，而二氧化碳是一个直接关系到气候变化的温室气体。 Ragsdale指出目前工业上在利用Wood-Ljungdahl途径去生成液体燃料和化学品。
在得到的图像中，科学家们揭示了分子是如何复杂扭动成多个构象的，首先是激活，然后进行对维生素B12分子催化。他们已经分离出Moorella thermoacetica细菌的这类蛋白复合物。
图片由强烈的X射线光束照射蛋白质复合体的结晶形式产生，每个原子内部的位置被精确确定。
作者指出：这篇论文使得我们进一步了解了这种微生物过程中关键步骤之一的显著的构象运动，这一步骤包括一系列有机中间体的生成，生产的有机中间体导致关键代谢中间物的生成——乙酰辅酶A。
麻省理工学院、霍华德休斯医学研究所、文章主要作者Catherine L. Drennan的在澳大医学院的博士补充说：我们预计这种B族维生素之间的甲基转化必须涉及某些类型的构象变化。
除了Ragsdale和Drennan，研究团队还包括第一作者麻省理工学院的Yan Kung、文章合著者麻省理工学院的Nozomi Ando，前麻省理工学院的研究人员Tzanko Doukov等人。
这项研究是由美国国家卫生研究院和麻省理工学院能源倡议。（生物谷：Bioon）
doi:10.1038/nature10916
PMC:
PMID:
Visualizing molecular juggling within a B12-dependent methyltransferase complex.
Yan Kung, Nozomi Ando, Tzanko I. Doukov, Leah C. Blasiak, Güne Bender, Javier Seravalli, Stephen W. Ragsdale, Catherine L. Drennan.
Derivatives of vitamin B12 are used in methyl group transfer in biological processes as diverse as methionine synthesis in humans and CO2 fixation in acetogenic bacteria1, 2, 3. This seemingly straightforward reaction requires large, multimodular enzyme complexes that adopt multiple conformations to alternately activate, protect and perform catalysis on the reactive B12 cofactor. Crystal structures determined thus far have provided structural information for only fragments of these complexes4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, inspiring speculation about the overall protein assembly and conformational movements inherent to activity. Here we present X-ray crystal structures of a complete 220?kDa complex that contains all enzymes responsible for B12-dependent methyl transfer, namely the corrinoid iron–sulphur protein and its methyltransferase from the model acetogen Moorella thermoacetica. These structures provide the first three-dimensional depiction of all protein modules required for the activation, protection and catalytic steps of B12-dependent methyl transfer. In addition, the structures capture B12 at multiple locations between its ‘resting’ and catalytic positions, allowing visualization of the dramatic protein rearrangements that enable methyl transfer and identification of the trajectory for B12 movement within the large enzyme scaffold. The structures are also presented alongside in crystallo spectroscopic data, which confirm enzymatic activity within crystals and demonstrate the largest known conformational movements of proteins in a crystalline state. Taken together, this work provides a model for the molecular juggling that accompanies turnover and helps explain why such an elaborate protein framework is required for such a simple, yet biologically essential reaction.
