质子偶联药物外排的时序与机制：多药转运体LmrP在天然膜中的构象动态解析

《Nature Communications》：Sequential protonation and deprotonation reactions govern alternating access in a Major Facilitator Superfamily proton/multidrug antiporter

药物/质子逆向转运体是主要协助超家族的成员，是抗菌药物耐药性的关键驱动因素。然而，质子偶联药物外排的分子机制本质上十分复杂，至今仍未完全阐明。在此，我们剖析了多药转运体LmrP中质子偶联的时序和机制，LmrP是临床相关抗生素和毒素的典型外排泵。通过在天然质膜中直接追踪腔室开启过程，我们捕获了脂质环境中功能相关的构象转变，并将其映射到控制转运过程的催化性羧酸根上。我们的结果表明，先前在去污剂溶液中进行的DEER距离测量仅捕获了构象状态的一个受限子集，而我们的pH 8.0数据扩展了这一结果，并将其置于更广泛的框架中。互补的pH 5.0测量揭示了额外的机制特征，这些数据集共同定义了膜嵌入环境中的转运循环。在分子动力学模拟的支持下，这些结果揭示了一种协同的、依赖于转运循环的机制，其中成对的催化性羧酸根在底物结合、质子传递、门控控制和转运体重置中依次发挥作用。