核苷酸依赖性构象变化调控抗原加工相关转运体（TAP）的肽段转运机制

这篇研究通过冷冻电镜（cryo-EM）解析了人类抗原加工相关转运体（TAP）在多种功能状态下的结构，揭示了ATP结合与水解驱动单向肽转运的分子机制。研究首次捕捉到TAP从内向构象（inward-facing）到外向构象（outward-facing）的转变过程，阐明了核苷酸结合域（NBD）不对称开放和跨膜域（TMD）重排如何促进肽段释放至内质网（ER）腔，为理解MHC-I类分子抗原提呈的限速步骤提供了结构框架。

　　

核苷酸依赖性构象变化调控抗原转运的分子机制

ATP结合稳定NBD1/TMD界面

在无ATP条件下，TAP呈现内向构象，其核苷酸结合域1（NBD1）因柔性而难以解析。当ATP结合后，NBD1的RecA样亚结构域发生8?旋转，使退化ATP结合位点向分子中心靠近。这种旋转同时稳定了TAP1的耦合螺旋1（CH1）与NBD1的相互作用，通过Q-loop和螺旋亚结构域形成紧密界面。有趣的是，ATP结合诱导的构象变化仅影响NBD1，而跨膜域（TMD）和NBD2保持静止状态，暗示这是NBD二聚化前的预激活状态。

外向构象中TMD的多重构型

通过构建TAP2 E631Q突变体（EQ变体）抑制ATP水解，研究者捕获到50%的外向构象粒子。高分辨率结构显示，TAP2的跨膜螺旋3（TM3）存在两种构象：连续螺旋形态和P265处的扭结形态。后者使肽结合C口袋结构瓦解，导致转运通路收缩至仅3.1?宽度。与细菌同源蛋白Sav1866类似，外向构象的TAP在脂双层中形成两个侧向开口，分别位于TAP1的TM1-TM2和TAP2的TM1-TM3之间，为脂溶性分子进出提供路径。

构象转变触发底物释放

从内向到外向构象的转变伴随全局性结构重排：NBD2的D-loop中保守天冬氨酸（D638）移动3.6?，与NBD1的Walker A基序（N540）形成氢键网络，强化二聚体界面。这种重排导致肽结合N/C口袋间距缩短10?，使原本结合9肽（RRYQKSTEL）的位点变得空间不相容。局部变化尤为显著：TAP1的TM3位移破坏与肽段N端的氢键，而TAP2的TM3旋转使R273脱离氢键范围。这种"双重破坏"机制确保即使高亲和力肽段也能有效释放至内质网腔。

ATP水解引发NBD不对称开放

在37°C活性条件下，野生型TAP呈现近乎等量的内向/外向构象混合态。外向构象中，共识位点（NBD2）结合ADP/Mg²⁺而退化位点（NBD1）仍结合ATP，代表水解后状态。与EQ变体相比，此时NBD2的H-loop（含催化组氨酸）和NBD1的D-loop发生位移，使二聚体界面产生3?裂隙。这种不对称开放符合ABC转运蛋白家族"先水解后解离"的普遍原则，而钒酸盐（vanadate）捕获的过渡态很可能对应于该半开放构象。

生理意义与疾病关联

TAP的构象循环解释了其两个关键生理特性：首先，通过主链相互作用实现广谱肽段识别（8-14个残基），满足MHC-I提呈多样性需求；其次，当内质网腔肽浓度达16μM时，外向构象的弱结合能力可触发反式抑制（trans-inhibition），避免过度激活内质网应激反应。该机制缺陷与裸淋巴细胞综合征I型（BLS-I）相关，而疱疹病毒等病原体已进化出多种TAP抑制策略，印证其免疫监视核心地位。

技术突破与未解问题

研究首次获得TAP在ATP结合、预转移、水解后状态的连续结构，但去垢剂环境可能影响TMD0结构域的柔性。该区域虽不参与核心转运功能，却是与钙联蛋白（tapasin）、ERp57形成肽装载复合体（PLC）的关键。未来在天然膜环境或全复合体中的结构研究，将揭示TAP构象变化如何协调肽转运与MHC-I装载的时空耦合。