稀土分离，Nature！| 前沿用户报道

本研究使用两个标准和 <200 个残基的序列长度搜索序列数据库，鉴定出 696 个推测的 LanM。使用序列相似性网络对这些序列进行可视化，以鉴定与Mex-LanM 分开聚集的 LanM 序列。值得注意的是，在 65% 的同一性阈值下，形成了一小群远离642 个序列的主簇(图1a)。这个独有的簇( Hans 簇)包括来自几个属的细菌，包括汉氏杆菌和黄杆菌，所有这些细菌都是兼性甲基营养细菌。

Hans-LanM 与 Mex-LanM 的序列同源性较低(33%)，并且 EF-Hand 基序存在差异，特别是在第一、第二和第九位(图1b)，这些位置是 Mex-LanM 和其他 EF-Hand 蛋白的重要位置。因此，Hans-LanM 提供了一个机会来确定在 LanM 中选择性识别稀土元素所必需的特征。

Hans-LanM 在大肠杆菌中表达为 110 个氨基酸的蛋白质。La^III 和 Nd^III 被选为具有代表性的 LRE，Dy^III 被选为具有代表性的HRE进行络合研究。通过电感耦合等离子体质谱，该蛋白质与大约三个等量的La^III 和 Nd^III 结合，而 Dy^III 略少)，Mex-LanM 也是如此。同样与 Mex-LanM 一样，Hans-LanM 在没有金属的情况下表现出很少的螺旋含量，由  222 nm  处的圆二向色性信号判断(图1c)。出乎意料的是，只有两个 La^III 或 Dy^III 的等价物足以引起Hans-LanM 的完全构象变化，这表明第三个结合等价物是弱的，不会增加螺旋度。

本研究用圆二色谱测定的表观离解常数(K_d，app)反映了竞争稀土回收条件下 Mex-LanM 的 Re vs. RE，以及 RE vs. 非 RE 的选择性。因此，类似的K_d，app 的测定与由竞争性络合剂控制的游离金属浓度适用于 Hans-LanM，其结果(图1d)与 Mex-LanM 的结果不同。La^III 和 Nd^III 与 HANS-LAM 的结合使其在 222 nm 处的摩尔椭圆度增加了 2.3 倍，这一完全构象变化在化学计量滴定中很明显。构象变化是协同的， K_d，app 值相似，分别为 68 和 91 pm。

为了进一步支持在生理上相关的 LRE 存在下的优先二聚反应，本研究用多角度光散射分析了 Hans-LanM 的稀土配合物(MALS；图2a)。La^III、Nd^III和Gd^III络合物的 MW 为 22-25 kDa，表明其是二聚体，但 MW 从 Tb ^III 开始下降，继续到 DyIII 和 Ho^III，约为 15 kDa ，这与 SEC 的数据一致。与 Ca^II 结合的Hans-LanM 也表明 MW 为 14.7 kDa。

Hans-LanM 与 La^III 络合物的 1.8 Å 分辨率X射线晶体结构证实了 LRE 诱导的二聚化。两个 LanM 单体头尾相互作用(图2b)，通过疏水和极性接触掩埋了约600 Ų 的表面积(图2c，d)。这些相互作用主要发生在核心螺旋  α1 (EF1和EF2之间)和α2(EF3和EF4之间)贡献的侧链之间。二聚体界面上的残基只与四个金属结合位点中的一个 EF3 直接接触；每个单体中的三个 EF3 残基与另一个单体的 Arg100 形成氢键网络(图2c)，这表明该位点的占位和配位几何可能控制低聚物的状态。