前列腺素转运体(PGT)结构与翻译后修饰的冷冻电镜解析揭示其双功能调控机制

本研究通过冷冻电镜技术解析了前列腺素转运体(PGT/SLCO2A1)的分子结构，揭示了其作为OATP家族成员独特的双功能（转运体/离子通道）分子机制。研究人员发现PGT的6个胞内二硫键对糖基化修饰和膜定位至关重要，而2个跨环二硫键(C143-C448和C155-C587)可抑制前列腺素转运活性。该研究为理解PGT相关疾病（如原发性肥大性骨关节病PHO）的致病机制及药物开发提供了结构基础。

　　

前列腺素是调控炎症、疼痛和血压的关键信号分子，其稳态平衡依赖于细胞膜上的前列腺素转运体(PGT/SLCO2A1)的精确调控。这个神奇的分子不仅负责将前列腺素转运至细胞内降解，还能与annexin A2-p11复合物形成Maxi-Cl通道释放ATP——这种"一专多能"的特性困扰了科学家数十年。更令人困惑的是，PGT基因突变会导致原发性肥大性骨关节病(PHO)和慢性肠病(CEAS)等严重疾病，但具体分子机制始终成谜。

为揭开这些谜团，美国密歇根州立大学的研究团队在《Communications Biology》发表了突破性研究。他们采用冷冻电镜技术首次解析了人源PGT的4.3?分辨率结构，结合分子动力学模拟和系统性半胱氨酸突变分析，揭示了PGT独特的结构特征与功能调控机制。研究首先通过HEK293-F稳定细胞系表达双Strep标签PGT，经Streptactin-XT亲和层析纯化后获得高质量样品；利用质谱法检测PGE₂-d₄摄取活性；通过硫醇标记和免疫荧光分析膜定位；采用CHARMM-GUI构建膜系统进行500ns分子动力学模拟。

PGT的整体结构特征
冷冻电镜结构显示PGT呈现典型的MFS超家族折叠，具有12个跨膜螺旋和向外开放构象。结构中央存在带正电的转运通道，分子动力学模拟证实该通道可选择性通透Cl^-等阴离子，为解释其Maxi-Cl通道功能提供了结构基础。

胞外二硫键的功能分化
研究发现PGT胞外域存在8对保守二硫键：

• 6对环内二硫键（如C420-C511、C459-C507等）是糖基化修饰和膜定位的必要条件，其突变会导致PGT滞留内质网
• 2对跨环二硫键（C143-C448和C155-C587）则发挥"分子刹车"作用，其缺失可使PGE₂转运活性提升5-8倍

二硫键的动态调控意义
DTT处理实验显示，破坏二硫键会选择性抑制PGE₂转运而不影响6-CF等替代底物，表明胞外域构象对天然底物的特异性识别至关重要。这提示炎症等氧化应激状态下，硫氧还蛋白可能通过调控二硫键来调节PGT活性。

这项研究首次在原子水平揭示了PGT的双功能结构基础，阐明了二硫键网络对其功能的层级调控：环内二硫键维持基本折叠与运输，跨环二硫键则作为"可调节开关"。这些发现不仅解释了PHO和CEAS患者的致病突变机制（如C492Y、C594Y等），还为开发靶向PGT的消炎药和伤口愈合剂提供了新思路——特异性破坏跨环二硫键的小分子可能成为增强PGT活性的新型治疗策略。