多篇文章聚焦科学家们在转运蛋白研究上取得的新成果！

本文中，小编整理了近年来科学家们在转运蛋白研究上取得的新成果，分享给大家！

图片来源：CC0 Public Domain

【1】Nature：几十年谜团终解决！揭示SLC25A51是哺乳动物线粒体NAD+转运蛋白，有望为一系列疾病开发新的疗法

doi：10.1038/s41586-020-2741-7

在一项新的研究中，来自美国宾夕法尼亚大学和德克萨斯州大学奥斯汀分校等研究机构的研究人员解决了几十年来关于一种为细胞线粒体提供能量的关键蛋白（即SLC25A）的谜团，这种关键蛋白可以被用来寻找治疗神经退行性疾病和癌症等疾病的新方法。相关研究结果近期发表在Nature期刊上；这些研究人员发现SLC25A51基因介导了烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）---细胞代谢中的一种基础辅酶---向线粒体的转运。在线粒体中，来自营养物的能量被转化为细胞所需的化学能。低水平的NAD+是衰老的标志，并与肌肉萎缩症和心力衰竭等疾病有关。

研究者Joseph A. Baur博士表示，我们早就知道NAD+在线粒体中起着至关重要的作用，但它如何到达那里的问题一直没有得到解答。这一发现开辟了一个全新的研究领域：鉴于如今我们知道NAD+是如何到达线粒体的，我们实际上可以在亚细胞水平上操纵---选择性地剔除或添加---它。

【2】Nature：科学家在单分子水平下成功理解细胞转运蛋白的工作机制

doi：10.1038/s41586-019-1747-5

就能一艘能够帮助乘客过河的船一样，转运蛋白（transporters）能运输物质跨越细胞膜，这一过程对于从细菌到人类等多种有机体细胞的健康功能至关重要，此前研究人员仅能通过与这些转运蛋白一起发挥作用的成百上千个转运蛋白的行为中推断出其功能，近日，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，来自圣犹大儿童研究医院等机构的科学家们通过研究开发了一种新技术，其能在单分子水平下对转运蛋白的功能和工作机制进行研究。

研究者Scott Blanchard博士表示，通过观察单分子水平下的活性，我们就能够阐明转运蛋白活性背后的部分机制，这对于后期进行该家族中许多临床相关蛋白的研究至关重要。这项研究依赖于一种名为单分子荧光共振能量转移（smFRET，single-molecule fluorescence resonance energy transfer）的技术，其能帮助研究人员收集来自单一转运蛋白活性的精确测定数据，同时该技术还是研究疾病作用机制和突变发生机制的有力工具，其能在全球少数实验室中使用。

【3】Nature：揭示疟原虫通过糖转运蛋白PfHT1摄取葡萄糖机制

doi：10.1038/s41586-020-1963-z

糖分子是大多数有机体中的基本燃料来源。在恶性疟原虫中，葡萄糖的摄取对它的生命周期至关重要。像在其他细胞中一样，糖通过转运蛋白---专门为糖穿过细胞膜而设计的分子门户---转运到疟原虫中。如今，在一项新的研究中，来自瑞典斯德哥尔摩大学和瑞典皇家理工学院的研究人员阐明了这种转运蛋白的作用机制，相关研究结果发表在Nature期刊上。

研究者表示，通过阐明疟原虫糖转运蛋白PfHT1的原子结构，我们能够更好地了解葡萄糖如何被转运到疟原虫中，这项研究的主要目的是对这一重要的生物学过程有基本的了解，以便有潜力开发新的抗疟疾新药。据世界卫生组织（WHO）的统计，由疟原虫感染导致的疟疾每年造成近五十万人死亡，通过阻断PfHT1，人们就可以阻止疟原虫生长。

【4】Nature：在一种关键的结核菌ABC转运蛋白中发现可以转运亲水性分子的巨大内部口袋

doi：10.1038/s41586-020-2072-8

在一项新的研究中，来自荷兰、美国、瑞典、俄罗斯和瑞士的研究人员发现了一种被认为在结核病产生中起重要作用的蛋白--- ABC转运蛋白（ABC transporter）---的奇特新特征：这种蛋白含有一个“巨大的”内部口袋，这种类型的口袋以前从未被发现过，它似乎能够将大量的其他分子转运到细菌细胞中，相关研究结果近期发表在Nature期刊上。

研究者Cornelius Gati在研究位于结核菌表面上的这种“转运蛋白”在摄取来自周围细胞的维生素B12中的作用时发现了这个口袋。众所周知，将分子输入到细胞中的转运蛋白往往非常专一，有专门的角落和裂隙来抓住特定的分子，并将它们输入到细胞中。Gati发现，它是一个多面手，原则上可将较小的营养物和较大的分子（比如维生素B12）甚至某些抗生素输入到细胞中。

【5】Science：揭示底物和抑制剂对多药转运蛋白P-glycoprotein的变构调节机制

doi：10.1126/science.aav9406

在一项新的研究中，来自美国范德堡大学和弗吉尼亚大学的研究人员发现了一种蛋白泵如何区分它将细胞中排出的化学物和阻止它发挥作用的抑制剂，相关研究结果近期发表在Science期刊上；这种称为P-糖蛋白（P-glycoprotein）的蛋白泵通过去除潜在有害的化学物来保护细胞，但当这些化学物是治疗性药物时，它导致抗药性---这对癌症治疗造成了特殊的问题。这些新发现可能指导开发更有效的抑制剂来阻止癌细胞对化疗药物产生抗药性。

研究者表示，这项新的研究解答了关于P-糖蛋白的一个存在已久的问题。Mchaourab将P-糖蛋白描述为一个由两部分组成的分子机器：一个燃烧ATP的引擎和一个为底物（一种由这种转运蛋白移动的分子）提供通道的跨膜结构域。这种引擎使用的ATP能量驱动了将化学物从细胞中移出的构象变化。

图片来源：Nature (2019).doi：10.1038/s41586-019-1135-1

【6】Nature：揭示血清素转运蛋白的主要构象 有望让成瘾症治疗成为可能！

doi：10.1038/s41586-019-1135-1

近日，来自俄勒冈健康与科学大学等机构的科学家们通过利用一种原产于非洲灌木中的化合物揭示了5-羟色胺转运体（血清素转运蛋白）的三种主要形状，5-羟色胺转运体是大脑中与焦虑症和抑郁症相关的特殊蛋白，相关研究刊登于国际杂志Nature上。

利用冷冻电镜技术，研究人员分析了与伊博格碱（ibogaine）结合的蛋白质的特性，伊博格碱是一种生物碱，其能改变大脑功能并天然存在于灌木中，利用伊博格碱，研究人员揭示了5-羟色胺转运体的三种特殊结构，即向外张开、封闭状及向内张开的形状。研究者Eric Gouaux博士表示，这就意味着我们能够靶向作用转运体的不同状态来调节其活性，同时也能帮助我们寻找与转运体结合的新型分子。

【7】Nature：我国科学家解析出人LAT1–4F2hc异聚氨基酸转运蛋白复合物的三维结构

doi：10.1038/s41586-019-1011-z

L型氨基酸转运蛋白1（LAT1，也称为SLC7A5）以一种不依赖于钠和pH的方式触发较大中性氨基酸的跨膜渗透。作为APC超家族（amino acid–polyamine–organocation superfamily）中的一种反向转运蛋白，LAT1促进甲状腺激素、药物和L-3，4-二羟基苯丙氨酸等激素前体跨膜渗透。

人们已在多种肿瘤细胞中观察到LAT1过量表达，因此，它也是抗癌药物的一种潜在的靶标。LAT1与4F2细胞表面抗原重链（4F2hc，也称为SLC3A2）形成一种异聚氨基酸转运蛋白复合物，其中4F2hc是一种II型膜糖蛋白，而且也是LAT1保持稳定性和定位到质膜中所必需的，尽管对LAT1-4F2hc复合物进行了广泛的基于细胞的表征，并且在细菌中对它的同源物进行了结构解析，但是LAT1和4F2hc之间的相互作用以及这种复合物的工作机制仍然在很大程度上是未知的。

【8】EMBO J：新研究揭示ABC转运蛋白的工作机制

doi：10.15252/embj.2018100056

根据最近一项研究，来自慕尼黑Ludwig-Maximilians-Universitaet（LMU）的研究人员使用一种特殊的荧光成像技术来揭示了细胞膜中的通道蛋白将分子运输到细胞外介质时发生的构象变化。

生物细胞可以被认为是蜂巢，其中蛋白质起到工蜂的作用。不一样的是，蛋白质可以相互作用形成分子机器。为了理解其功能多样性的机制，结构生物学家主要依赖于结晶后三维结构的分析。然而，蛋白质晶体提供的基本上是静态的图像。 “所以这种方法本身就是不够的，”LMU物理与合成生物学教授Thorben Cordes说。 “我们需要了解分子运动和蛋白质在行使功能过程过程中发生的结构变化。” Cordes和他的研究小组专注于寻找揭示蛋白质动态变化的方法。他们与伦敦帝国理工学院和格罗宁根大学的团队合作，成功地揭示了一类膜整合转运蛋白中发生的构象变化，这一研究发现发表在了EMBO杂志上。

【9】Dev Cell：改写科教书！类固醇激素也需借助转运蛋白进入细胞中

doi：10.1016/j.devcel.2018.09.012

由内分泌系统中的腺体产生的类固醇激素必须进入细胞中才能发挥它们的生物学作用。数十年来，科学家们一致认为，这些化学物质自由地跨过细胞膜，无需细胞转运蛋白的帮助。在一项新的研究中，来自美国加州大学河滨分校的研究人员对这一观点提出了挑战。他们发现了将类固醇激素运送到细胞中的一种确定的通道，相关研究结果发表在Developmental Cell期刊上。

这项研究中研究的类固醇激素是一种称为蜕皮激素（ecdysone）的昆虫激素。当昆虫从它的生命周期的一个阶段移动到下一个阶段时，它激活昆虫变形和蜕皮所需的基因。鉴于动物发育是一种精确的过程，Yamanaka猜测对所需激素的摄入可能受到调节。通过两次独立的遗传筛选，这些研究人员鉴定出一种潜在的管家蛋白---一种他们称之为蜕皮激素转运蛋白（Ecdysone Importer， EcI）的转运蛋白。他们随后利用CRISPR-Cas9基因编辑工具培育出缺乏这种转运蛋白的果蝇，这完全阻止了它们的发育。

【10】eLife：单突变严重影响细菌转运蛋白的结构与功能

doi：10.7554/eLife.48909

最近，在eLife杂志上发表的一项新研究发现，通过对某个细菌蛋白进行单个氨基酸突变，会改变其结构和功能，进而揭示了复杂基因进化的影响。这项以大肠杆菌为对象的研究可以帮助人们更好地理解转运蛋白的进化及其在耐药性中的作用。

研究者表示，我们发现微小的突变对于转运蛋白的结构和功能十分重要。细胞膜是保护细胞内部不受外界环境的影响的关键。转运蛋白位于细胞膜中，它能够调控物质进出细胞的过程。这些转运蛋白通过在细胞膜一侧装载货物，然后通过改变其结构在另一侧释放，从而主动地使物质在细胞膜两侧转运。（生物谷Bioon.com）

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