简介
不适用+/H+交换或反转运蛋白（NHEs/NHAs）是迄今为止所有被检测的生物体中存在的完整的膜二级活性转运体，这一观点证明它们起源于生物圈进化的早期阶段(1).它们普遍的进化保守性表明，它们在原始原始细胞产生原始生命形式方面起着至关重要的作用。有人假设NHEs最初是作为一个生物能量反馈回路。在这样的体系中，NHEs维持着地球化学生成H的化学渗透耦合+梯度到离子梯度-利用三磷酸腺苷（ATP）合成酶负责能量生产，推动自主生命形式的发展(1).伴随着物种复杂性和多样性的增加，这些溶质载体在遗传上扩展以适应额外的功能，现在构成了单价阳离子质子反转运蛋白（CPA）超家族，由两个主要分支组成，即CPA1（电中性）和CPA2（电致）。对于哺乳动物，CPA超家族包含13个由溶质载体9编码的CPA(SLC9型)基因家族。这些转运蛋白显示出不同的组织分布、亚细胞定位、阳离子选择性、生理功能和对不同刺激的调节(2,三).人类NHE3（SLC9A3）作为NHE的原型之一，在盐和液体的吸收和pH值的稳态中起着关键作用。它主要表达于肾脏和消化系统，特别是肾、胃肠和胆囊上皮的毛细血管膜和顶下循环内小体。对小鼠NHE3进行基因消融可导致轻度腹泻、近端肾小管酸中毒和低血压(4).NHE3活性的失调也与一些人类疾病有关，包括胆汁淤积症(5)胆固醇结石(6)囊性纤维化(7)溃疡性结肠炎(8)克罗恩病(9)先天性钠性腹泻(10).
NHE蛋白及其同源细菌（如Nha或Nap）的分子机制在过去的二十年中得到了广泛的研究。近年来，哺乳动物NHE1和NHE9结构已被报道(11,12).这些研究表明，类NHE转运蛋白通常以同二聚体的形式组装，每个原单体具有13个跨膜螺旋。这些螺旋进一步形成二聚结构域（TMs 1到3和8到10）和核心域（TMs 4到6和11到13），中间有一个长连接螺旋（TM7）。在每个原单体中，离子转运孔位于两个结构域之间，高度保守的酸性残基聚集在脂质双层的中间。这些带负电荷的残基参与阳离子结合，在转运周期中交替暴露于细胞内和细胞外(11,13–15).基于对CPA同系物向内和向外构象的结构分析，提出了CPA同系物的电梯状转运模型(16,17).
NHEs的活性受多种辅助蛋白的调节。例如，已知NHE1和NHE3与钙调神经磷酸酶B同源蛋白1（CHP1）结合，这有助于成熟、细胞表面表达和转运体的功能(18).我们先前的人类NHE1-CHP1复合结构揭示了NHE1和CHP1之间的结合模式(11).活动调节的基本机制尚未完全解决，但被认为涉及到对各种刺激的主动和非活跃（自我抑制）模式之间的转换(19–21).此外，NHE1和NHE3直接或间接地被膜磷脂酰肌醇（PIs）激活，如磷酸化磷脂酰肌醇（PtdIns）衍生物PtdIns（4,5）P2和PtdIns（3,4,5）P三(22–25)但这些性质仍有待于结构上的解释。在目前的工作中，我们报道了人类NHE3-CHP1复合物结构的自抑制构象。除了深入了解自抑制的分子机制外，我们还发现了复合物中的一对π结合位点，这可能使我们改进类NHE转运蛋白的电梯模型。
