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 investigation of the proton-coupled secondary transporters”的综述文章，针对一种特殊的转运蛋白——质子耦合次级转运蛋白进行了介绍，这是一种广泛存在于机体营养吸收，代谢产物排出，多药耐药等方面的重要作用因子，这篇文章介绍了这一研究领域的最新进展。

这一研究成果公布在Current opinion in structural biology杂志上，这是一份结构生物学领域的前沿期刊，在本领域具有较高的影响力。文章作者颜宁教授膜蛋白和植物脱落酸受体的结构和生物学机理的研究，她的工作将为药物开发提供大量理论依据，曾荣获了中国青年女科学家奖，HHMI国际青年科学家奖等。

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)。

其中质子耦合次级转运蛋白（proton-coupled secondary transporters）就是一种关键的次级转运蛋白，这种蛋白能利用质子动力势（Proton Motive Force，PMF）实现特殊物质的逆位跨膜运输，广泛的存在于机体营养吸收，代谢产物排出，多药耐药，和电解质动态平衡的维持方面。

颜宁教授指出，对于此类转运蛋白的结构研究，揭示出了这种质子共转运蛋白的一些新折叠结构，并由此建立了理解质子依赖性底物转运作用机制的重要框架。这篇综述就是主要聚焦于近期质子耦合次级转运蛋白的一些结构上的研究新进展。

比如大肠杆菌岩藻糖（L-fucose）转运蛋白（FucP），这是一类依赖于质子梯度的同向共转运蛋白（Proton Symporter），具有高度的底物特异性，颜宁研究组曾破解了这种蛋白的晶体结构，发现FucP分为N和C两个结构域，转运通道一目了然。非常有意思的是，N domain朝向转运通道一侧的表面电势主要为负电性，而C domain的表面则主要为疏水性和正电性。

由此研究人员揭示了FucP在底物识别和转运，以及质子传递偶联过程中起关键作用的残基D46和E135。这些研究显示，FucP与LacY存在着不同的质子传递机理，为理解MFS家族提供了一个新的重要研究系统。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Structural investigation of the proton-coupled secondary transporters.


Transmembrane proton gradients, known as Proton Motive Force (PMF), serve important physiological functions. In addition to driving ATP synthesis, PMF is harnessed by a large variety of secondary transporters to achieve ‘uphill’ translocation of specific substrates across the membrane. Proton-coupled secondary transporters, including both symporters and antiporters, are widely involved in nutrient uptake and metabolite expulsion, multidrug resistance, and the maintenance of electrolyte homeostasis. Structural studies have led to the identification of several new folds for proton co-transporters, and establish an important framework for the mechanistic understanding of proton-dependent substrate transport. This review focuses on recent advances in the structural elucidation of proton-coupled secondary transporters.
 

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