Nature新文章解析重要轉運蛋白

日期：2016-05-31 09:01:38

利用X射線晶體學，德克薩斯大學西南醫學中心的研究人員確定了幫助維持固醇平衡的人類固醇轉運蛋白的三維原子結構。這項研究發布在《自然》（Nature）雜志上。

論文的通訊作者、德克薩斯大學西南醫學中心生物物理和生物化學助理教授Daniel Rosenbaum博士說：“確定這一蛋白質復合物的結構可幫助我們了解兩個組件蛋白協同作用將固醇清除出機體的機制。這一知識轉而可能促使找到一些高度靶向性療法來治療或預防與固醇失衡相關的疾病。”

膽固醇是細胞膜的重要組成成分。兩個ATP結合盒(ABC)半轉運蛋白ABCG5和ABCG8形成了一種復合物跨膜轉運固醇。

具體而言，ABCG5/ABCG8復合物參與了肝臟和腸道排泄固醇。突變破壞任一蛋白均可導致谷固醇血癥（sitosterolemia）。Rosenbaum博士說，罹患谷固醇血癥的患者組織和血液中膽固醇和其他固醇類水平升高，可在早年引起心臟病發作。

在正常情況下，動物通過限制腸道攝取飲食中的固醇，促進肝臟分泌固醇進入到膽汁中來維持固醇平衡。

主要作者Jyh-Yeuan "Eric" Lee博士說，人類有48種ABC轉運蛋白，分為A-G 7個亞家族。“我們推導的ABCG5/ABCG8復合物結構代表了一種新型的ABC轉運蛋白結構，這是在磷脂雙分子層結晶，達到原子分辨率的第一個哺乳動物ABC轉運蛋白。”

此外，Rosenbaum博士說，研究數據可為闡明其他ABC轉運蛋白的結構提供一些重要見解。

ABC轉運蛋白家族是一大類跨膜蛋白，其主要功能是利用ATP水解產生的能量將與其結合的底物排出細胞外。ABC轉運蛋白超家族包含了100余種膜轉運蛋白，廣泛存在于細菌、植物和哺乳動物的各種細胞中，主要功能包括有毒物質的輸出，營養物質的攝人，離子、多肽和細胞信號的轉運等。大部分ABC蛋白都是由兩個跨膜結構域和兩個核苷酸結合結構域構成。

2013年，來自中國科學院上海生命科學研究院的研究人員Nature雜志上，報道了來自短乳桿菌的一個葉酸能量偶聯因子轉運蛋白的晶體結構。研究結果為我們提供了FolT重要構象改變的一個模型。

2014年，來自美國加州大學舊金山分校、德國法蘭克福歌德大學的研究人員，利用單粒子低溫電子顯微鏡揭示出了亞納米分辨率的異二聚體ABC轉運蛋白的結構。這一重要的研究結果發表在11月2日的Nature雜志上。

ECF轉運蛋白屬于一類新型ABC轉運蛋白，廣泛存在于微生物和植物體中，負責維生素類營養物質的跨膜運輸。7月22日，Nature communications發表了中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態研究所張鵬研究組的研究論文。該研究通過解析葉酸ECF轉運蛋白復合體中底物結合蛋白FolT與底物葉酸結合狀態的晶體結構以及生化分析比較，揭示了ECF轉運蛋白底物結合與釋放的門控機制。