清華大學PNAS發表蛋白轉運新成果

　　ABC（ATP結合盒）轉運蛋白是一個古老而龐大的蛋白家族，包括一百多種膜轉運蛋白。這種轉運蛋白廣泛存在于細菌、植物和哺乳動物的各種細胞中，主要功能是利用水解ATP的能量來驅動物質跨膜運輸。ABC轉運蛋白參與了多種物質的轉運，底物可以是離子、單糖、氨基酸、磷脂、肽、多糖和蛋白質。大部分ABC蛋白由兩個跨膜結構域和兩個核苷酸結合結構域組成。

　　根據物質轉運的方向，ABC轉運蛋白可以分為內向轉運蛋白(importer)和外向轉運蛋白(exporter)。日前，清華大學和柏林洪堡大學的研究團隊獲得了一個氨基酸ABC轉運蛋白的晶體結構，揭示了它與底物特異性結合的結構基礎。這項研究發表在四月六日的美國國家科學院院刊PNAS雜志上，文章的通訊作者是清華大學生科院的楊茂君（Maojun Yang）教授和柏林洪堡大學的Erwin Schneider。

　　之前有研究表明，ABC外向轉運蛋白和內向轉運蛋白通過共同的機制起作用，涉及面向內（inward-facing）和面向外（outward-facing）狀態之間的轉換。不過，人們并不清楚ABC轉運蛋白的具體作用機制，尤其是其底物識別機制。

　　研究人員從騰沖嗜熱厭氧菌（Thermoanaerobacter tengcongensis）中獲得了一個氨基酸ABC內向轉運蛋白Art(QN)2，分析了該轉運蛋白結合不同底物時的分子結構。這項研究為人們展示了跨膜結構域ArtQ和核苷酸結合結構域ArtN的組織形式，以及一個跨膜的底物轉運通道。

　　值得注意的是，Art(QN)2每個跨膜結構域都有一個帶負電的口袋，形成了負電的內部通道，允許帶正電的氨基酸通過。研究人員在脂蛋白體中對Art(QN)2進行功能分析，發現它會根據底物進行構象變化，刺激ATPase的活性。

　　這項研究闡明了ABC轉運蛋白的一種底物結合模式，可以幫助人們更好的理解ABC轉運蛋白選擇和轉運底物的具體機制。

　　楊茂君博士，教授，博導

　　1995－1999 吉林大學，學士；1999－2003 中國協和醫科大學，博士；2003－2004 德國呂貝克大學，高級訪問學者；2004－2008美國西南醫學中心，博士后；2008－至今 清華大學生命科學學院，教授、博導

　　主要科研領域與方向：本實驗室主要圍繞與傳染病、癌癥等人類重大疾病發生息息相關的可溶性蛋白及膜蛋白進行結構與功能研究，以及針對這些蛋白質的高分辨晶體結構為基礎的小分子化合物篩選及設計。近年來主要在細胞感應外界信號以及物質跨膜轉運，蛋白質泛素化調控兩個方面得到了部分研究成果。