作者:施一公 来源:《生物物理年度评论》 发布时间:2013-5-29 16:48:37
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科学家综述继发性主动转运蛋白折叠与运输机制
 
来自清华大学生科院的施一公教授近期发表了题为“Common folds and transport mechanisms of secondary active transporters”的综述文章,聚焦于继发性主动转运作用元件的常见折叠,以及共有的转运机制。通过一些结构信息,分析新发现结构,生化和计算模拟证据相关的作用机制。论文发表在《生物物理年度评论》(Annual Review of Biophysics)上。
 
早年毕业于清华大学的施一公教授自回国之后就引起了各方关注,虽然经历了不少舆论争议,但他在学术上依然走出了自己的一条道路,回国后这5年里,施一公在Nature等国际顶级期刊上发表了12篇论文,高水平成果产出的频率,比他在国外时还要高。同时他也搭建起了以清华大学为中心的人才引入桥梁。
 
继发性主动转运(Secondary active transport)也称联合转运Cotransport,是指某种物质能够逆浓度差进行跨膜运输,但是其能量不是来自于ATP分解,而是由主动转运其他物质时造成的高势能提供的转运方式。继发性主动转运活动形成的势能贮备,还可用来完成一些其他物质的逆浓度差的跨膜转运,如小肠上皮和肾小管上皮细胞对葡萄糖、氨基酸等营养物质的吸收现象。
 
目前研究发现的具有不同功能的转运子通常序列并不相似,但是一些科学家们发现这些作用因子却存在相似的折叠,例如MFS,LeuT,NhaA的折叠。
 
研究人员分析了同一转运家族的多个构象状态,如LeuT超家族成员MHP1,ADIC,vSGLT,LeuT,发现结构变化与底物结合和转运之间存在密切关联。尽管近期取得了不少生物化学与结构学上的成果,但对于这些底物识别,能量耦合,科学家们了解的还并不多。就此这一综述就主要聚焦于继发性主动转运作用元件的常见折叠,以及共有的转运机制。通过一些结构信息,分析新发现结构,生化和计算模拟证据相关的作用机制。
 
此前施一公教授领导的研究团队通过X-射线晶体衍射的方法曾解析了能量耦合因子转运蛋白的三维结构。通过分析该蛋白结构,研究人员发现膜蛋白EcfS与细胞膜基本处于平行状态,而一般膜蛋白基本是垂直于细胞膜。根据这个极其特殊的构象,研究人员认为转运蛋白EcfS通过在膜内翻转来摄入底物。当处于垂直细胞膜的状态时,EcfS可以与底物结合,然后翻转进入平行状态并释放底物,之后返回垂直状态进行下一轮循环,类似于酒杯在竖直状态下接水,然后翻转倒出杯内的水。在该过程中,亲水蛋白EcfA和EcfA’水解ATP并耦合膜蛋白EcfT为EcfS的翻转提供能量。这一转运模式有别于目前对于转运蛋白通用的“alternating access”模型,是一种崭新的膜转运蛋白工作模型。
  
这是施一公教授研究团队继2010年在世界上首次解析并报道膜蛋白EcfS的晶体结构之后,在研究能量耦合因子转运蛋白方面的又一次重大突破。(来源:生物通 万纹)
 
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