Nature新文章解析重要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白
日期：2014-11-18 08:45:28
細(xì)胞膜是圍繞著細(xì)胞的薄壁，保護(hù)其內(nèi)部免受環(huán)境的損害。細(xì)胞膜由磷脂所構(gòu)成，由于它們具有兩親性，形成了具有不同化學(xué)特性的雙分子層：細(xì)胞膜表面的頭部帶有電荷，而雙分子層的中心疏水可阻止帶電荷分子通過。受控的跨膜離子流對(duì)于神經(jīng)沖動(dòng)的傳遞至關(guān)重要，離子通道則為這些離子提供了門控通路。
與離子通道相似，脂質(zhì)爬行酶（facilitate）促進(jìn)了磷脂通過細(xì)胞膜雙分子層，這一過程在啟動(dòng)血液凝固中起關(guān)鍵作用。然而直到最近，人們對(duì)于這些脂質(zhì)爬行酶的結(jié)構(gòu)仍不是很清楚。
現(xiàn)在，來自蘇黎世大學(xué)生物化學(xué)系的研究人員第一次成功地確定了一個(gè)脂質(zhì)爬行酶的結(jié)構(gòu)。Raimund Dutzler教授的一個(gè)科學(xué)家研究小組利用X射線晶體學(xué)，揭示了來自TMEM16家族的一個(gè)脂質(zhì)爬行酶的結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)提供了有關(guān)鈣離子激活該蛋白以及脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的一些新見解。他們的研究工作發(fā)表在11月12日的《自然》（Nature）雜志上。
一個(gè)新的跨膜蛋白家族的結(jié)構(gòu)
TMEM16跨膜蛋白家族顯示獨(dú)特的廣泛生物學(xué)功能，除了作為離子通道，它還在調(diào)控平滑肌的收縮、嗅覺和跨上皮氯離子分泌中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，并充當(dāng)了脂質(zhì)爬行酶（延伸閱讀：院士伉儷Cell深度解析離子通道）。當(dāng)被鈣離子激活時(shí)，這些定位在血小板質(zhì)膜中的脂質(zhì)爬行酶通過推動(dòng)將磷脂酰絲氨酸傳送至細(xì)胞表面來觸發(fā)凝血。
為了理解這一過程，研究人員鑒別了一個(gè)近緣真菌TMEM16脂質(zhì)爬行酶的結(jié)構(gòu)及功能特征。他們的研究工作揭示出了為整個(gè)TMEM16跨膜家族所共有的一種新蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，并提供了關(guān)于脂質(zhì)運(yùn)輸?shù)囊恍┬抡J(rèn)識(shí)。
論文的第一作者Janine Brunner解釋說：“這一蛋白包含有一個(gè)帶電的裂隙，其以螺旋梯的形式橫跨細(xì)胞膜。這使得脂質(zhì)的極性頭部能夠從膜的一層移動(dòng)到另一側(cè)。”在這一裂隙的附近有一些被保守的、負(fù)電荷側(cè)鏈所包圍的束縛鈣離子（bound calcium ions）。鈣離子結(jié)合位點(diǎn)突變會(huì)損害脂質(zhì)運(yùn)輸。通過電生理學(xué)在相關(guān)TMEM16氯離子通道中研究通道激活的鈣離子依賴性，科學(xué)家們證實(shí)了TMEM16家族中這一鈣離子結(jié)合模式的保守性。
為新療法奠定基礎(chǔ)
這些研究結(jié)果為了解從前未知的脂質(zhì)運(yùn)輸機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。Dutzler 說：“我們現(xiàn)在獲得了有關(guān)這一蛋白質(zhì)家族結(jié)構(gòu)及功能的一些新見解，該蛋白質(zhì)家族功能失常可引起各種遺傳性疾病。”采用一些特異的藥物來調(diào)控這些蛋白質(zhì)，有可能是開發(fā)出新的療法來治療凝血障礙性疾病Scotts 綜合征，或是與TMEM16蛋白功能失常相關(guān)的一種肌肉疾病的一種潛在策略。
