清華顏寧研討組初次剖析NAT家屬卵白構(gòu)造

2015-04-07 17:12 來(lái)源：http://m.sustainablelifeonearth.com/ 閱讀：次

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清華顏寧研究組在天下上初次解析NAT家族蛋白結(jié)構(gòu)

相干結(jié)果頒發(fā)在《天然》雜志

　　清華消息網(wǎng)3月22日電 3月20日，清華年夜學(xué)醫(yī)學(xué)院傳授、生命學(xué)院兼職教學(xué)顏寧和性命學(xué)院王佳偉副研究員配合引導(dǎo)的科研小組，在《做作》（Nature）揭橥了名為Structure and mechanism of the uracil transporter UraA（尿嘧啶轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白UraA的結(jié)構(gòu)和機(jī)制）的科研論文，活著界上初次解析了NAT（Nucleobase/Ascorbate Transporter，核苷堿基-維生素C轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白）家族蛋白UraA的晶體結(jié)構(gòu)，由此處理了困擾寬大生物學(xué)家的一大困難。

　　各類核苷堿基(nucleobases)以及維生素C的接收由一類跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族NAT蛋白介導(dǎo)。而他們經(jīng)過(guò)怎么的機(jī)制完成跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，一直是個(gè)謎。核苷堿基-維生素C轉(zhuǎn)運(yùn)（NAT）蛋白家族，又稱為核苷堿基-陽(yáng)離子同向轉(zhuǎn)運(yùn)載體2（NCS2）蛋白家族，在各種生物核苷堿基攝取的生理運(yùn)動(dòng)中發(fā)揮側(cè)重要作用。核苷堿基作為DNA、RNA的重要構(gòu)成成份，是各種生物必須的分子,總裁培訓(xùn)班，而維生素C則在人類安康中起著癥結(jié)的作用，家喻戶曉，維生素C的攝取缺乏會(huì)致使壞血病。因而，知曉NAT家族蛋白的三維結(jié)構(gòu)信息和其施展生理活性的機(jī)制結(jié)構(gòu)相當(dāng)重要。顏寧研究組此次剖析UraA的晶體結(jié)構(gòu)及其機(jī)制則發(fā)表了這一答案。

圖為UraA三維晶體結(jié)構(gòu)

圖為UraA轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制模子

　　該科研小組研討職員經(jīng)由構(gòu)造剖析，發(fā)現(xiàn)UraA在空間排布上浮現(xiàn)兩個(gè)顯明的結(jié)構(gòu)域，即中心結(jié)構(gòu)域跟門控結(jié)構(gòu)域。在已有的結(jié)構(gòu)基本上，他們經(jīng)過(guò)大批的體內(nèi)體外生化試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了該卵白特別結(jié)構(gòu)的心理意思：蛋白底物尿嘧啶在跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程當(dāng)中起首被正確地定位在兩個(gè)結(jié)構(gòu)域之間，進(jìn)而經(jīng)由過(guò)程核心結(jié)構(gòu)域和門控結(jié)構(gòu)域之間的構(gòu)像變更實(shí)現(xiàn)全部轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)程。他們還發(fā)明了在底物辨認(rèn)共轉(zhuǎn)運(yùn)中起要害感化的數(shù)個(gè)氨基酸�？蒲行〗M依據(jù)序列比擬，進(jìn)一步提出了NAT家屬應(yīng)用鈉離子或質(zhì)子共轉(zhuǎn)運(yùn)底物的份子機(jī)理。

　　顏寧教授帶領(lǐng)的科研小組自樹立以來(lái)即努力于對(duì)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)構(gòu)，特殊是養(yǎng)分物資——質(zhì)子共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的結(jié)構(gòu)與分子機(jī)理的研究。他們?cè)?007年開端了對(duì)NAT家族蛋白的研究，首先拔取了大腸桿菌尿嘧啶-質(zhì)子共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（Uracil:proton Symporter）UraA這一該家族代表性成員作為研究工具，利用古代結(jié)構(gòu)生物學(xué)的方式，終究在2010年4月初次取得了UraA與底物尿嘧啶高達(dá)2.8埃的高辨別率三維精致結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)三維晶體結(jié)構(gòu)的分析，他們欣喜地發(fā)現(xiàn)：在領(lǐng)有由14個(gè)跨膜片段構(gòu)成的兩個(gè)反向反復(fù)序列的UraA蛋白中，存在著一種全新的蛋白折疊情勢(shì)。在第3號(hào)和第10號(hào)跨膜片斷間存在著一對(duì)反向平行的beta-折疊片，它們?cè)诘鞍捉Y(jié)構(gòu)的保持和蛋白底物的識(shí)別中發(fā)揮了重要作用。

　　這一發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)推翻了始終以來(lái)對(duì)膜整合蛋白結(jié)構(gòu)的認(rèn)知。從前25年的膜蛋白結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究仿佛表白，膜整合蛋白的跨膜區(qū)或只要alpha螺旋，或許只要beta折疊。獨(dú)一的破例是S2P蛋白，其在膜邊沿處另有三個(gè)beta折疊，因?yàn)槭浅鲇诘鞍走吘�，還一度被專家質(zhì)疑是不是是因?yàn)轶w外結(jié)晶釀成的結(jié)構(gòu)變相。而UraA的結(jié)構(gòu)毫無(wú)疑義地證明這alpha螺旋和beta折疊兩種蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)能夠在膜蛋白的跨膜區(qū)中同時(shí)存在，這一發(fā)現(xiàn)為研究膜蛋白的折疊和退化供給了主要線索。

　　據(jù)悉，這是清華大學(xué)結(jié)構(gòu)生物學(xué)核心自2009年4月以來(lái)，作為通信作者發(fā)的第10篇《天然》、《迷信》、《細(xì)胞》論文。

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供稿：醫(yī)學(xué)院編纂：露英