清华大学PNAS发表蛋白转运新成果

 ABC（ATP结合盒）转运蛋白是一个古老而庞大的蛋白家族，包括一百多种膜转运蛋白。这种转运蛋白广泛存在于细菌、植物和哺乳动物的各种细胞中，主要功能是利用水解ATP的能量来驱动物质跨膜运输。ABC转运蛋白参与了多种物质的转运，底物可以是离子、单糖、氨基酸、磷脂、肽、多糖和蛋白质。大部分ABC蛋白由两个跨膜结构域和两个核苷酸结合结构域组成。

根据物质转运的方向，ABC转运蛋白可以分为内向转运蛋白(importer)和外向转运蛋白(exporter)。日前，清华大学和柏林洪堡大学的研究团队获得了一个氨基酸ABC转运蛋白的晶体结构，揭示了它与底物特异性结合的结构基础。这项研究发表在四月六日的美国国家科学院院刊PNAS杂志上，文章的通讯作者是清华大学生科院的杨茂君（Maojun Yang）教授和柏林洪堡大学的Erwin Schneider。

之前有研究表明，ABC外向转运蛋白和内向转运蛋白通过共同的机制起作用，涉及面向内（inward-facing）和面向外（outward-facing）状态之间的转换。不过，人们并不清楚ABC转运蛋白的具体作用机制，尤其是其底物识别机制。

研究人员从腾冲嗜热厌氧菌（Thermoanaerobacter tengcongensis）中获得了一个氨基酸ABC内向转运蛋白Art(QN)2，分析了该转运蛋白结合不同底物时的分子结构。这项研究为人们展示了跨膜结构域ArtQ和核苷酸结合结构域ArtN的组织形式，以及一个跨膜的底物转运通道。

值得注意的是，Art(QN)2每个跨膜结构域都有一个带负电的口袋，形成了负电的内部通道，允许带正电的氨基酸通过。研究人员在脂蛋白体中对Art(QN)2进行功能分析，发现它会根据底物进行构象变化，刺激ATPase的活性。

这项研究阐明了ABC转运蛋白的一种底物结合模式，可以帮助人们更好的理解ABC转运蛋白选择和转运底物的具体机制。