清華顏寧研討組初次剖析NAT家屬卵白構(gòu)造

2015-04-07 17:12 來源：http://www.elinglong.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，清華年夜學醫(yī)學院傳授、生命學院兼職教學顏寧和性命學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)運蛋白UraA的結(jié)構(gòu)和機制）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)運蛋白家族NAT蛋白介導(dǎo)。而他們經(jīng)過怎么的機制完成跨膜轉(zhuǎn)運，一直是個謎。核苷堿基-維生素C轉(zhuǎn)運（NAT）蛋白家族，又稱為核苷堿基-陽離子同向轉(zhuǎn)運載體2（NCS2）蛋白家族，在各種生物核苷堿基攝取的生理運動中發(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制結(jié)構(gòu)相當重要。顏寧研究組此次剖析UraA的晶體結(jié)構(gòu)及其機制則發(fā)表了這一答案。

圖為UraA三維晶體結(jié)構(gòu)

圖為UraA轉(zhuǎn)運機制模子

　　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)過大批的體內(nèi)體外生化試驗進一步證實了該卵白特別結(jié)構(gòu)的心理意思：蛋白底物尿嘧啶在跨膜轉(zhuǎn)運的過程當中起首被正確地定位在兩個結(jié)構(gòu)域之間，進而經(jīng)由過程核心結(jié)構(gòu)域和門控結(jié)構(gòu)域之間的構(gòu)像變更實現(xiàn)全部轉(zhuǎn)運進程。他們還發(fā)明了在底物辨認共轉(zhuǎn)運中起要害感化的數(shù)個氨基酸�？蒲行〗M依據(jù)序列比擬，進一步提出了NAT家屬應(yīng)用鈉離子或質(zhì)子共轉(zhuǎn)運底物的份子機理。

　　顏寧教授帶領(lǐng)的科研小組自樹立以來即努力于對膜轉(zhuǎn)運蛋白結(jié)構(gòu)，特殊是養(yǎng)分物資——質(zhì)子共轉(zhuǎn)運蛋白的結(jié)構(gòu)與分子機理的研究。他們在2007年開端了對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)生物學的方式，終究在2010年4月初次取得了UraA與底物尿嘧啶高達2.8埃的高辨別率三維精致結(jié)構(gòu)。通過對三維晶體結(jié)構(gòu)的分析，他們欣喜地發(fā)現(xiàn)：在領(lǐng)有由14個跨膜片段構(gòu)成的兩個反向反復(fù)序列的UraA蛋白中，存在著一種全新的蛋白折疊情勢。在第3號和第10號跨膜片斷間存在著一對反向平行的beta-折疊片，它們在蛋白結(jié)構(gòu)的保持和蛋白底物的識別中發(fā)揮了重要作用。

　　這一發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)推翻了始終以來對膜整合蛋白結(jié)構(gòu)的認知。從前25年的膜蛋白結(jié)構(gòu)生物學研究仿佛表白，膜整合蛋白的跨膜區(qū)或只要alpha螺旋，或許只要beta折疊。獨一的破例是S2P蛋白，其在膜邊沿處另有三個beta折疊，因為是出于蛋白邊緣，還一度被專家質(zhì)疑是不是是因為體外結(jié)晶釀成的結(jié)構(gòu)變相。而UraA的結(jié)構(gòu)毫無疑義地證明這alpha螺旋和beta折疊兩種蛋白二級結(jié)構(gòu)能夠在膜蛋白的跨膜區(qū)中同時存在，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，這是清華大學結(jié)構(gòu)生物學核心自2009年4月以來，作為通信作者發(fā)的第10篇《天然》、《迷信》、《細胞》論文。

　　附：文章揭曉鏈接：

供稿：醫(yī)學院編纂：露英