脊椎动物TRPV5/TRPV6脂质-水界面关键氨基酸的进化保守性与癌症及骨疾病的病理关联研究

本研究聚焦TRPV5/TRPV6钙离子通道在脊椎动物进化中脂质-水界面（LWI）关键氨基酸的差异，通过分析250余种蛋白序列，揭示二者在胆固醇结合能、疏水-亲水残基比例及癌症突变热点上的特异性差异。实验证实膜胆固醇耗竭会抑制TRPV6激动剂激活，为靶向设计治疗癌症、骨代谢异常等疾病的药物提供了新依据。

　　

钙离子通道TRPV5和TRPV6在脊椎动物中扮演着“钙离子守门人”的角色，它们调控着从尿液和肠道吸收钙离子、维持骨骼密度甚至影响男性生育能力等关键生理过程。尽管这对“分子兄弟”共享75%的序列相似性，但为何它们在不同组织中表现各异？为何突变会导致从新生儿甲状旁腺功能亢进到慢性胰腺炎等截然不同的疾病？更棘手的是，目前尚无药物能精准区分这对“双胞胎”靶点。这些谜团成为印度国家科学教育与研究学院（NISER）团队开展这项进化与结构生物学研究的核心驱动力。

研究人员采用多序列比对（MUSCLE软件）、分子动力学模拟（GROMACS）和突变能量计算（FoldX）等技术，分析了涵盖鱼类到哺乳类的250余条TRPV5/TRPV6序列。特别关注了跨膜区（TM）、胆固醇结合域等关键区域，并通过实验验证了胆固醇耗竭对TRPV6功能的影响。

分子进化中的保守与分化
通过比较120余种TRPV5和TRPV6序列，发现TM4-Loop-TM5区段在两者中高度保守，但TM4-TM5间的胞内环区在TRPV6中更易变异。有趣的是，尽管疏水-亲水残基比例在进化中保持稳定，TRPV5的LWI区域前3个残基和TRPV6前5个残基却形成了癌症相关的突变热点。

脂质相互作用的能量密码
分子模拟显示，胆固醇和鞘磷脂与两种通道的结合能存在显著差异：TRPV6开放构象中胆固醇结合能（-50.2 kJ/mol）显著低于TRPV5（-32.4 kJ/mol）。实验证实，降低膜胆固醇会使TRPV6对激动剂的响应降低40%，揭示了脂质微环境调控通道功能的新机制。

疾病关联的突变图谱
在人类癌症数据库中发现，TRPV5的Glu⁵²²和TRPV6的Arg⁵³⁶等LWI残基频繁发生体细胞突变，这些位点与乳腺癌、前列腺癌等恶性肿瘤显著相关。敲除动物模型进一步显示，TRPV5缺失会导致骨吸收异常，而TRPV6缺失则引发肠道钙吸收障碍和骨质疏松。

这项发表于《BBA-Biomembranes》的研究首次系统揭示了TRPV5/TRPV6在进化过程中形成的功能性分化，特别是LWI区域如何通过脂质相互作用影响通道功能。这不仅解释了为何两种高度同源的通道会参与不同的病理过程，更重要的是为开发靶向药物提供了理论依据——未来或可针对TRPV6特有的胆固醇结合口袋设计选择性调节剂，用于治疗钙代谢紊乱相关疾病。正如第一作者Sweta Agarwal强调的：“理解这些细微差异，就像找到了区分双胞胎的指纹，将彻底改变相关药物的开发策略。”