生物通报道：来自清华大学，清华大学-北京大学生命科学联合中心的颜宁教授发表了题为“Structural advances for the major facilitator superfamily (MFS) transporters”的综述文章，介绍了MFS膜转运蛋白超家族的最新结构生物学研究成果，并重点探讨了底物结合，协同运输耦合等方面的分子机制。相关内容公布在Trends in Biochemical Sciences杂志上。

磷脂双层膜为细胞或细胞器提供了一道疏水屏障，其中的膜转运蛋白承担着营养物质吸收、代谢产物分泌、细胞与外界的物质信息交换以及产能耗能等一系列重要的生理活动。根据转运能量的来源可以将转运蛋白分为初级主动转运蛋白(primary active transporters)和次级转运蛋白(secondary transporters)。

其中次级转运蛋白利用由于物质在膜内外浓度不同造成的电化学渗透势能来转运底物，典型代表是主要协助转运蛋白超家族(major facilitator superfamily，MFS)。MFS超家族最初发现时被认为只在糖的吸收过程中起作用，随后的研究发现药物的外排系统、有机磷∶磷酸交换系统等中的蛋白也都属于这一超家族。

近年来发现的这一超家族成员越来越多，不过从细菌到人类保守性强，MFS蛋白能选择性的跨膜转运许多底物，在多种生理过程中发挥了举足轻重的作用。

不过目前也只有来自6个亚组的七种MFD蛋白的结构得到了解析，这些研究成果均是通过分析了一种转运周期的不同状态发现的，在这篇文章中，作者抓哟介绍了这方面的一些研究新发现，并重点探讨了底物结合，协同运输耦合，以及结合移位等方面的分子机制。

MFS超家族由于其重要性，吸引了不少科学家的关注，在另外一篇发表于Chinese Bulletin of Life Sciences上的文章中，颜宁研究组提出了这一研究领域值得探讨的问题，比如MFS 超家族中的蛋白序列相似度大多很低，但是为何能形成非常相似的折叠方式 ；随着更多 MFS 超家族蛋白高分辨率三维结构的解析，是否可以更准确地进行结构预测；在转运过程中，到底存在几个稳定的构象；对于同一 MFS 超家族蛋白来说，能否解析出更多不同的构象。

并指出，在已解析出的蛋白结构中，包含有底物的复合物结构非常匮乏，很多与底物结合的重要氨基酸只能通过生化实验的手段被间接证实，需要通过 X-ray、NMR 或其他手段来直接看到。另外，一些发挥重要生理功能的 MFS 超家族转运蛋白的结构仍然没有得到解析，这其中就包括动物细胞中葡萄糖的转运蛋白，这些蛋白结构的解析将会对人类疾病治疗起到重要的指导意义。在有质子参与的协同转运过程中，质子转运是如何与底物转运耦合的，哪些氨基酸参与了质子结合和传递的过程，质子结合和传递是如何驱动蛋白质构象发生变化的？虽然已有大量的实验研究结果在这些问题上给了我们一些启示，但是仍然需要寻找更多的解释。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Structural advances for the major facilitator superfamily (MFS) transporters

The major facilitator superfamily (MFS) is one of the largest groups of secondary active transporters conserved from bacteria to humans. MFS proteins selectively transport a wide spectrum of substrates across biomembranes and play a pivotal role in multiple physiological processes. Despite intense investigation, only seven MFS proteins from six subfamilies have been structurally elucidated. These structures were captured in distinct states during a transport cycle involving alternating access to binding sites from either side of the membrane. This review discusses recent progress in MFS structure analysis and focuses on the molecular basis for substrate binding, co-transport coupling, and alternating access.
 

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