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岩藻糖转运蛋白研究取得新进展

  海藻糖转运体研究取得新进展

  9月27日,由清华大学医学与生命科学学院教授严宁,王家伟博士和龚海鹏博士为首的研究小组联合在Nature上发表了一篇在线论文,报道了L-岩藻糖转运蛋白(FucP )结构和功能。 FucP属于主要促进者超家族(MFS)超家族。 MFS超家族转运蛋白是在各种物种中发挥重要作用的一类非常古老的转运蛋白。到目前为止,已经确定了主要序列的一万多个家庭成员。它们负责营养物质和代谢产物的转运,细菌耐药性和神经信号转导等生理过程发挥重要作用。由于MFS转运蛋白的重要生理功能,其结构和功能受到了广泛关注。然而,迄今为止,该家族中仅有三种蛋白质被报道,只有两种开放和两种闭合构象被观察到。传统上,为了证明最基本的运输原理适用于MFS系列,本领域迫切需要获得MFS运输者向细胞外敞开的构象。为了了解MFS蛋白的作用机制,延宁研究组选择了碳水化合物转运蛋白FucP的代表作为质子转运蛋白,质子转运蛋白依赖于质子梯度,具有较高的底物特异性。清华大学的两位本科生尚雨和孙林峰从三年级的暑假开始研究蛋白质的结构和功能。经过一年半的探索,他们终于在2009年秋天获得了3.1埃的分辨率的FucP晶体结构。这个结构表明FucP是开放的胞外构象,这是第一个这样的结构MFS家庭,原则上证明了这两种构象MFS族相互转换的基质猜想。 FucP分为N和C两个域名,运输渠道一目了然。有趣的是,N结构域向传输通道侧的表面电势主要是负的,而C结构域的表面主要是疏水的和正电的。在获得蛋白质结构后,在黄永健等学生的大力帮助下,经过近6年的生化研究,揭示了D46和E135残基对底物识别,运输和质子转移偶联起关键作用。这些研究表明,FucP和LacY之间存在不同的质子转移机制,为理解MFS家族提供了一个新的重要研究系统。膜蛋白的结构生物学一直被认为是结构生物学领域的一个关键和难点领域。 1985年,第一个膜蛋白结构出来,共有不到200个生物大分子结构。到目前为止,在PDB中包含的近7万个生物大分子结构中有不到700个膜蛋白结构。其中,新型膜蛋白结构具有250多种已知三维结构的膜蛋白,显示了膜蛋白结构在生物学研究中的困难。清华大学结构生物学研究中心近两年报道了三种新型膜蛋白的四种晶体结构。由于其创新性和重要性,所有四篇学术论文都是为我国“自然”或“科学”出版的。膜蛋白结构生物学研究做出了重要贡献,在国际结构生物学领域取得的成果受到了足够的重视。 (来源:科学网)

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