我實驗室董云偉教授與斯坦福大學George N. Somero 教授等學者合作開展了海洋軟體動物蛋白質溫度適應機制的研究。2018年1月23日，研究成果以“Structural flexibility and protein adaptation to temperature: Molecular dynamics analysis of malate dehydrogenases of marine molluscs”（蛋白質溫度適應及結構的柔性：海洋軟體動物細胞質蘋果酸脫氫酶的分子動力學分析）為題，在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)（《美國科學院院報》）在線發表，揭示了軟體動物細胞質蘋果酸脫氫酶（cMDH）結構穩定性和功能適應性的趨同進化模式（論文鏈接：http://www.pnas.org/content/early/2018/01/17/1718910115.full）。

為適應不同的生境溫度，酶分子需要保持穩定性（Stability）和柔性（Flexibility）之間的平衡，在一定溫度范圍內，既保證結構的穩定性同時維持酶的催化活性，這是生物對環境溫度的長期進化適應。在高潮間帶耐高溫貝類中，cMDH局部柔性的增長使酶在較低的溫度下能維持催化功能，并在高溫條件（> 55 °C）保持結構穩定和催化功能。該研究以具有不同水平（緯度跨度達40 °）和垂直（從高潮間帶到低潮間帶）分布、生境原位溫度跨度達60 °C的五個屬12種海洋軟體動物為研究對象，結合生化實驗手段和計算機模擬實驗方法，進一步定量測定了cMDH穩定性和柔性變化程度。研究發現，隨溫度升高，冷適應蛋白質穩定性和活性下降趨勢更明顯。蛋白質骨架原子熱誘導運動程度（RMSD）與生物適應溫度之間存在顯著的負相關關系；當溫度從15 °C升至42 °C，柔性變化（RMSF） > 0.5?的氨基酸殘基數隨生物適應溫度升高而降低。此外，該研究還定位了海洋軟體動物cMDH溫度適應性變化發生的位點/區域，指出了氨基酸序列變異位點對其的“遠端效應”。

圖. (A) 具有不同水平和垂直分布、生境原位溫度迥異的海洋軟體動物具有不同的熱耐受性；

(B) 隨溫度升高，冷適應物種cMDH表現出更明顯的穩定性和活性下降趨勢，與物種的熱耐受性對應；

(C) 蛋白質骨架原子熱誘導運動程度（root mean square deviation, RMSD）與生物適應溫度之間存在顯著的負相關關系；

(D) 當溫度從15 °C升到42 °C，柔性變化（root mean square fluctuation, RMSF）> 0.5?的氨基酸殘基數隨生物適應溫度升高而降低。

該研究分析了海洋軟體動物在生化水平上的溫度適應策略，有助于進一步了解生物對溫度的適應機制；對于查明環境溫度對生物分布的影響及其機制，預測氣候變暖的生態學效應具有重要意義。

該研究得到了國家自然科學基金項目（項目編號：41776135、41476115）及福建省杰出青年基金（2017J07003）資助。

董云偉教授個人主頁：http://mel.xmu.edu.cn/teacherfile.asp?tid=353。