清華大學顏寧Cell子刊最新綜述

　　來自清華大學，清華大學-北京大學生命科學聯合中心的顏寧教授發表了題為“Structural advances for the major facilitator superfamily (MFS) transporters”的綜述文章，介紹了MFS膜轉運蛋白超家族的最新結構生物學研究成果，并重點探討了底物結合，協同運輸耦合等方面的分子機制。

　　磷脂雙層膜為細胞或細胞器提供了一道疏水屏障，其中的膜轉運蛋白承擔著營養物質吸收、代謝產物分泌、細胞與外界的物質信息交換以及產能耗能等一系列重要的生理活動。根據轉運能量的來源可以將轉運蛋白分為初級主動轉運蛋白(primary active transporters)和次級轉運蛋白(secondary transporters)。

　　其中次級轉運蛋白利用由于物質在膜內外濃度不同造成的電化學滲透勢能來轉運底物，典型代表是主要協助轉運蛋白超家族(major facilitator superfamily，MFS)。MFS超家族最初發現時被認為只在糖的吸收過程中起作用，隨后的研究發現藥物的外排系統、有機磷∶磷酸交換系統等中的蛋白也都屬于這一超家族。

　　近年來發現的這一超家族成員越來越多，不過從細菌到人類保守性強，MFS蛋白能選擇性的跨膜轉運許多底物，在多種生理過程中發揮了舉足輕重的作用。

　　不過目前也只有來自6個亞組的七種MFD蛋白的結構得到了解析，這些研究成果均是通過分析了一種轉運周期的不同狀態發現的，在這篇文章中，作者抓喲介紹了這方面的一些研究新發現，并重點探討了底物結合，協同運輸耦合，以及結合移位等方面的分子機制。

　　MFS超家族由于其重要性，吸引了不少科學家的關注，在另外一篇發表于Chinese Bulletin of Life Sciences上的文章中，顏寧研究組提出了這一研究領域值得探討的問題，比如MFS 超家族中的蛋白序列相似度大多很低，但是為何能形成非常相似的折疊方式 ;隨著更多 MFS 超家族蛋白高分辨率三維結構的解析，是否可以更準確地進行結構預測;在轉運過程中，到底存在幾個穩定的構象;對于同一 MFS 超家族蛋白來說，能否解析出更多不同的構象。

　　并指出，在已解析出的蛋白結構中，包含有底物的復合物結構非常匱乏，很多與底物結合的重要氨基酸只能通過生化實驗的手段被間接證實，需要通過 X-ray、NMR 或其他手段來直接看到。另外，一些發揮重要生理功能的 MFS 超家族轉運蛋白的結構仍然沒有得到解析，這其中就包括動物細胞中葡萄糖的轉運蛋白，這些蛋白結構的解析將會對人類疾病治療起到重要的指導意義。在有質子參與的協同轉運過程中，質子轉運是如何與底物轉運耦合的，哪些氨基酸參與了質子結合和傳遞的過程，質子結合和傳遞是如何驅動蛋白質構象發生變化的?雖然已有大量的實驗研究結果在這些問題上給了我們一些啟示，但是仍然需要尋找更多的解釋。