解析人類(lèi)膽汁鹽外排蛋白ABCB11的電鏡結(jié)構(gòu)
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心和生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部陳宇星教授、周叢照教授、孫林峰教授課題組合作,利用冷凍電鏡技術(shù)解析了人類(lèi)膽汁鹽外排蛋白ABCB11的近原子分辨率三維結(jié)構(gòu),為深入理解該類(lèi)膜蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制以及其突變引發(fā)的致病機(jī)理提供了基礎(chǔ)。該研究成果在線發(fā)表在《Cell Research》上。研究表明,膽小管上的ABC膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ABCB11是膽汁鹽外排到膽小管中最重要的蛋白。該蛋白編碼基因突變會(huì)導(dǎo)致各種膽汁淤積病癥。自發(fā)現(xiàn)該基因的近20多年來(lái),對(duì)ABCB11的研究報(bào)道持續(xù)不斷,但人們對(duì)該蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)膽汁鹽的機(jī)理仍然不清楚。作者借助冷凍電鏡技術(shù)解析了該蛋白開(kāi)放狀態(tài)下的3.5 ? 高分辨率的三維結(jié)構(gòu)。該蛋白由1321個(gè)氨基酸殘基組成,以單體的形式發(fā)揮功能。結(jié)構(gòu)上包含兩個(gè)彼此靠近的跨膜結(jié)構(gòu)域(TMD)和兩個(gè)分開(kāi)的胞內(nèi)核算結(jié)合結(jié)構(gòu)域(NDB)以及一個(gè)N端的α螺旋,整體呈現(xiàn)對(duì)肝細(xì)胞內(nèi)開(kāi)放的構(gòu)象。根據(jù)該結(jié)構(gòu)提供的三維空間信息,作者對(duì)臨床上該蛋白的突變體致病機(jī)理進(jìn)行了分析。作者發(fā)現(xiàn),臨床樣本的突變會(huì)破壞蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的相互作用,或者使蛋白錯(cuò)誤折疊,導(dǎo)致蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能降低或者完全喪失,最終引發(fā)相關(guān)疾病。作者還對(duì)一系列膽汁鹽以及兩種抑制劑(利福平、格列本脲)的刺激ATP水解活性的進(jìn)行了驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)利福平和格列本脲以競(jìng)爭(zhēng)方式抑制該蛋白的活性,這也是服用這類(lèi)藥物導(dǎo)致肝損傷的主要原因之一。
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
2021-04-10