膜蛋白在细胞信号转导和能量转导等过程中起着至关重要的作用，其功能受到周围脂质双分子层特性的显著影响。脂肪酸作为磷脂的关键组成部分，会根据环境变化调整膜的物理化学特性。然而，脂肪酸对膜蛋白活性的直接影响尚未完全明确。

环丙烷脂肪酸（cyclopropane fatty acids, CFAs）是通过环丙烷脂肪酸合成酶（CFA synthase）在不饱和脂肪酸上添加亚甲基基团生成的。这类脂肪酸在大肠杆菌的细胞膜中含量丰富，特别是在稳定期或应激条件下。已有研究表明，CFAs能够调节膜的刚性和通透性，并赋予细胞对乙醇、高渗透压、低pH及反复冻融等环境应激的耐受性。然而，CFAs在膜蛋白活性调节中的具体功能作用仍不清楚。

研究背景与方法

本研究通过构建缺乏环丙烷脂肪酸合成酶的Δcfa突变体，系统探究了CFAs对大肠杆菌主要Na⁺/H⁺反向转运体NhaA活性的影响。研究还结合分子动力学模拟，分析了CFAs对NhaA-磷脂相互作用的影响。

研究中使用了以下突变菌株：

• Δcfa：环丙烷脂肪酸合成酶基因被破坏，完全消除CFAs。
• ΔfabR：破坏fabR基因（fabR抑制不饱和脂肪酸合成基因），导致不饱和脂肪酸比例增加。
• ΔcfaΔfabR：同时破坏cfa和fabR基因，既消除CFAs又增加不饱和脂肪酸比例。

主要发现

研究发现，CFAs对NhaA活性具有显著的调节作用：

• 在Δcfa和ΔcfaΔfabR突变体中，NhaA活性增加约1.4倍。
• 在ΔfabR突变体中，NhaA活性降低至0.5倍。
• CFAs与饱和脂肪酸的比值与NhaA活性呈现强负相关（相关系数r = -0.98）。

分子动力学模拟进一步揭示，CFAs的减少会降低NhaA与磷脂的相互作用，从而限制NhaA激活所需的构象变化。这表明，CFAs通过改变膜的物理化学特性，间接调控了膜蛋白的功能。

研究意义

本研究首次揭示了环丙烷脂肪酸在膜蛋白活性调节中的关键作用，为深入理解细胞膜脂质环境对膜蛋白功能的影响提供了新视角。这一发现不仅有助于揭示细胞膜的功能调控机制，还可能为开发基于膜蛋白的生物技术应用提供理论支持。

研究结果发表在《Communications Biology》期刊中。