人源氨基酸轉運蛋白復合物b0,+AT-rBAT的最新研究成果
b0,+AT-rBAT是人體內的一種氨基酸轉運蛋白復合物,屬于異源多聚體氨基酸轉運蛋白(HAT)家族。異源多聚體氨基酸轉運蛋白,由輕鏈蛋白和重鏈蛋白構成。b0,+AT是其中的輕鏈蛋白,負責轉運底物。而rBAT是其中的重鏈蛋白,具有負責輕鏈蛋白細胞膜定位(即將輕鏈蛋白“護送”到細胞膜上)和維持輕鏈蛋白的穩定性的作用。b0,+AT主要分布于小腸和腎臟中。b0,+AT或者rBAT的突變,會誘發胱氨酸尿癥,一種先天性遺傳疾病。患者尿路中常有胱氨酸結石形成,造成腎絞痛,可引起尿路感染和腎功能衰竭。該病作為一種隱性遺傳疾病在人群中的發病率約為1/7000,屬于罕見病的一種。研究b0,+AT-rBAT的最新研究成果,揭開了胱氨酸尿癥發病的分子機理。復合物的結構和功能,將能幫助我們認識胱氨酸尿癥,為可能的治療方案提供線索。本項研究工作在全世界首次解析了b0,+AT-rBAT的高分辨率電鏡結構。結構顯示,b0,+AT蛋白與rBAT蛋白首先形成異源二聚體分子,然后兩個異源二聚體分子通過rBAT蛋白的相互作用再進一步形成一個二聚體。體外轉運實驗表明rBAT蛋白對b0,+AT蛋白的轉運活性是必需的;也就是說,b0,+AT要正常發揮轉運功能,需要有rBAT蛋白的存在。這與周強實驗室2019年解析的LAT1-4F2hc復合物相似。LAT1-4F2hc復合物同屬HAT家族,其中的4F2hc蛋白是LAT1蛋白發揮轉運活性所必需的。同時,該研究也首次解析了b0,+AT-rBAT和它的天然底物精氨酸的復合物的冷凍電鏡結構,解釋了它的底物識別機制。如果把b0,+AT-rBAT復合物比做生物膜上的一艘船,那么被轉運的精氨酸,可以被理解為“貨物”。研究人員通過解析b0,+AT-rBAT與底物的復合物的結構,可以了解該“貨物”如何加載到船上的——這個過程,即為“識別機制”。在底物結合點附近,科研團隊還鑒定出了底物結合位點附近的一個轉運調控區域。通過點突變和同位素轉運實驗,他們證明了該轉運調控區域對于b0,+AT-rBAT的轉運功能至關重要。西湖大學黃晶實驗室采用了分子模擬的方式,亦驗證了該區域的重要性。對于b0,+AT-rBAT復合物突變而導致的胱氨酸尿癥,基于上述研究,研究團隊進一步揭開了該疾病發生的機理。通過分析已解析出的b0,+AT-rBAT的高分辨率結構,研究人員對突變的位點進行了準確定位,并對這些位點進行了體外生化實驗的驗證。結果顯示,b0,+AT-rBAT的關鍵位點的突變影響了氨基酸轉運的活性,造成了胱氨酸尿癥。
西湖大學
2021-04-11