肠-脑轴 Plus

MtrCAB三元复合物是S. oneidensis胞外电子传递（EET）的核心分子机器。20个血红素沿185 Å路径排列，跨越整个外膜。MtrA嵌入MtrB的26链β-桶中形成天然绝缘分子导线，MtrC在外膜外侧暴露大面积血红素表面用于电子交换。该结构是EET领域里程碑式成果，也是肠-脑轴Plus理论中微生物-宿主电子通讯的分子基础。

⭐ 核心结构：EET通路最关键的蛋白质复合物，20个血红素形成跨膜电子导线

MtrAB跨膜复合物，MtrA嵌入MtrB的β-桶中形成天然绝缘分子导线。该结构揭示了电子如何从周质空间穿过外膜传递到细胞表面的分子机制，是EET通路中外膜穿越步骤的结构基础。

外膜十血红素细胞色素c OmcA，4个结构域含10个血红素。OmcA与MtrC协同工作，将电子从MtrCAB复合物传递到胞外电子受体（如铁氧化物、电极）。在肠-脑轴Plus框架中，OmcA代表微生物向宿主环境输出电子信号的分子接口。

MtrC结构同源蛋白MtrF，首次揭示十血红素交叉构型（staggered cross）。MtrF与MtrC序列同源性约38%，但血红素排列方式高度保守，提示EET通路的血红素导线架构在进化上受到强烈约束。

CymA同源蛋白NrfH与亚硝酸盐还原酶NrfA复合物。CymA是EET通路的内膜入口，将醌池的电子传递到周质空间。NrfHA复合物揭示了内膜四血红素细胞色素如何与周质酶偶联的分子机制。

杨昀视紫红质驱动EET研究中使用的Arch质子泵，1.07 Å超高分辨率结构。7次跨膜α螺旋+视黄醛发色团清晰可见。Arch通过光驱动将质子从细胞内泵出，产生额外质子动力势（PMF），为EET提供更多ATP和还原力。这是跨物种蛋白质功能嫁接的典范——古菌的质子泵被移植到细菌中增强电子传递。

⭐ 超高分辨率：1.07 Å，PDB中分辨率最高的视紫红质结构之一

Arch暗适应态结构，揭示内部水网络紊乱与受体敏化机制。暗态与基态的对比揭示了视紫红质质子泵的光循环机制——光子吸收后视黄醛异构化触发质子传递链。

AR2高分辨率结构，Arch同源蛋白。AR2与AR3（Arch）序列同源但光循环特性不同，为工程化改造质子泵提供结构多样性参考。

通道视紫红质嵌合体结构，cR-1功能参考。杨昀研究中cR-1（克氏菌视紫红质）效果最佳，使S. oneidensis输出功率密度达0.87 W/m²，是野生型的3.49倍。cR-1作为光驱动质子泵产生额外PMF，促进乳酸摄取和利用，增强胞内电子池，提升EET速率。

人源FFAR3（游离脂肪酸受体3）与丁酸的cryo-EM复合物结构。丁酸分子在GPCR结合口袋中的精确位置清晰可见。FFAR3是杨昀丁酸工程菌的核心靶点受体——工程菌产生的丁酸通过激活肠道上皮FFAR3，触发迷走神经信号传入，最终调控室旁核（PVT）神经环路。这是肠-脑轴Plus理论中"微生物代谢产物→宿主受体→神经信号"通路的分子锚点。

⭐ 核心靶点：直接可视化丁酸如何结合其受体，肠-脑轴Plus理论的关键分子锚点

FFAR2（游离脂肪酸受体2）与乙酸的复合物结构。FFAR2与FFAR3同属SCFA受体家族，但FFAR2主要被乙酸和丙酸激活，在免疫细胞中高表达。FFAR2/FFAR3的功能差异提示短链脂肪酸信号具有受体选择性——不同SCFA通过不同受体介导不同的生理效应。

乙酰辅酶A转移酶AtoDA复合物，丁酸合成通路关键酶。AtoDA催化乙酰辅酶A的可逆转移，是丁酸合成通路中CoA循环的关键步骤。杨昀的丁酸工程菌利用EcN内源的atoB和外源phaA、hbd、crt、ter基因构建完整丁酸合成通路。

丁酸/乙酰乙酸辅酶A转移酶，来自产丁酸菌Fusobacterium nucleatum。该酶是产丁酸菌核心酶，直接催化丁酰辅酶A转化为丁酸。与AtoDA不同，这类酶不需要ATP参与CoA循环，是更高效的丁酸生产策略。

巴豆酸酶/烯酰辅酶A水合酶（Crotonase/Crt），丁酸合成通路关键酶，六聚体。Crt催化巴豆烯酰辅酶A的水合反应，是丁酸合成通路中的关键中间步骤。该酶属于crotonase超家族，具有独特的六聚体组装方式。

反式烯酰辅酶A还原酶（TER），丁酸合成通路末端还原步骤，NADH依赖。TER催化丁烯酰辅酶A还原为丁酰辅酶A，是丁酸合成的最后一步还原反应。该步骤消耗NADH，将还原力转化为丁酸的化学能。

β-羟基丁酰辅酶A脱氢酶（Hbd），丁酸合成通路关键酶。Hbd催化乙酰乙酰辅酶A还原为3-羟基丁酰辅酶A，是丁酸合成通路中的第一个还原步骤。

核黄素合成酶复合物，α3β60二十面体衣壳，分子量约1 MDa。杨昀黄酮通路核心酶——在S. oneidensis中异源表达B. subtilis的核黄素合成通路，使分泌黄酮浓度提高~25.7倍，显著增强双向EET效率。这是合成生物学中罕见的超大复合物结构。

⭐ 超大复合物：α3β60二十面体，合成生物学中罕见的1 MDa超分子组装体

核黄素生物合成蛋白RibD脱氨酶结构域，杨昀黄酮通路关键酶。RibD是双功能蛋白，催化核黄素合成通路中DARP的脱氨反应。

外膜脂蛋白NlpI，含TPR重复结构域。杨昀T0SS系统中ΔnlpI敲除靶点——敲除nlpI后OMV产量提升近3倍，目标蛋白酶加载率达97.9%。NlpI通过招募肽聚糖内肽酶MepS调控细胞壁降解，其缺失导致细胞壁重塑异常，促进OMV出芽。

⭐ T0SS核心靶点：ΔnlpI敲除使OMV产量↑3倍，蛋白加载率97.9%

NlpI与肽聚糖内肽酶MepS复合物，揭示NlpI如何招募MepS调控细胞壁降解的分子机制。NlpI的TPR结构域形成支架，精确控制MepS的肽聚糖水解活性。该结构解释了ΔnlpI敲除为何导致OMV产量大幅提升——失去NlpI的调控后，细胞壁重塑失衡促进囊泡出芽。

群体感应转录因子LasR配体结合域与自诱导物OdDHL复合物。杨昀在S. oneidensis中构建基于群体感应（QS）的AND逻辑门——两个输入信号激活MtrA表达恢复EET通路，实现逻辑门控微生物燃料电池。LasR是QS信号网络的核心节点。