Nature解析重要转运蛋白

　　

生物通报道  来自美国加州大学旧金山分校、德国法兰克福歌德大学的研究人员，利用单粒子低温电子显微镜揭示出了亚纳米分辨率的异二聚体ABC(ATP binding cassette)转运蛋白的结构。这一重要的研究结果发表在11月2日的《自然》（Nature）杂志上。

ABC转运蛋白家族是一大类跨膜蛋白，其主要功能是利用ATP水解产生的能量将与其结合的底物排出细胞外。ABC转运蛋白超家族包含了100余种膜转运蛋白，广泛存在于在从细菌到人类各种生物体中。

正常生理条件下，ABC蛋白是细菌质膜上糖、氨基酸、磷脂和肽的转运蛋白，是哺乳动物细胞质膜上磷脂、亲脂性药物、胆固醇和其他小分子的转运蛋白。其在肝、小肠和肾等器官细胞质膜分布丰富，能将天然毒物和代谢废物排除体外。研究表明其与病原体的癌细胞的多药耐药以及许多的人类疾病存在关联（延伸阅读：Nature子刊破译癌症相关蛋白的“路线图”）。

法兰克福歌德大学生物化学研究所的Robert Tampé教授说：“一方面，ABC转运蛋白引起了如囊性纤维化等疾病，另一方面它们对免疫系统识别感染细胞或癌细胞负责。由于它们可导致细菌和其他病原体对抗生素耐药，因此ABC转运蛋白具有重要的医学、工业及经济意义。同样的，它们还帮助了癌细胞保护自身不受细胞生长抑制剂的伤害，由此决定了化疗是否能够取得成功。”

Robert Tampé领导的研究小组与加州大学旧金山分校的同事们合作，借助于高分辨率低温电子显微镜第一次成功确定了不对称ABC转运蛋白复合物的结构。“在过去的5年里，我们成功地开发了许多创新性的方法。这使得我们获得了从前难以想象的一些认知，”Tampé说。

研究人员在当前的Nature杂志上报告说，他们以前所未有的亚纳米分辨率调查了冷冻的单个ABC转运蛋白复合物。为此目的，他们利用了一种新开发的单电子摄像机、新的成像过程和特异的抗体片段，确定了这一动态转运机器的结构和构象。

“结合物理、生物技术、生物化学和结构生物学方法，促成了在阐析大分子复合物结构方面巨大的飞跃。这种方法将推动针对性地开发出引领潮流的治疗方法，”Tampé说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Subnanometre-resolution electron cryomicroscopy structure of a heterodimeric ABC exporter

ATP-binding cassette (ABC) transporters translocate substrates across cell membranes, using energy harnessed from ATP binding and hydrolysis at their nucleotide-binding domains1, 2. ABC exporters are present both in prokaryotes and eukaryotes, with examples implicated in multidrug resistance of pathogens and cancer cells, as well as in many human diseases3, 4. TmrAB is a heterodimeric ABC exporter from the thermophilic Gram-negative eubacterium Thermus thermophilus; it is homologous to various multidrug transporters and contains one degenerate site with a non-catalytic residue next to the Walker B motif……