近日，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院姜巨全教授課題組合作在《Nature》期刊上發(fā)表題為“Structure and mechanism of the human bile acid transporter OSTα-OSTβ”的研究成果。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院2025屆博士畢業(yè)生王柯（現(xiàn)為中國科學(xué)院物理研究所與南昌大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士后）、北京大學(xué)范俊萍副研究員、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院2023屆博士畢業(yè)生陳慧文（現(xiàn)為中國科學(xué)院物理研究所博士后）、北京望石智慧科技有限公司黃博、北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院遲程教授為本論文共同第一作者。姜巨全教授，中國科學(xué)院物理研究所姜道華研究員，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院雷曉光教授、范俊萍副研究員為共同通訊作者。

該研究團(tuán)隊(duì)采用“原創(chuàng)解析”策略，利用冷凍電鏡技術(shù)直接破解了OSTα/β的精細(xì)三維結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，該蛋白由兩個(gè)α亞基和兩個(gè)β亞基組成了一個(gè)新穎的“異源四聚體”結(jié)構(gòu)。更關(guān)鍵的是，研究團(tuán)隊(duì)精準(zhǔn)定位了其轉(zhuǎn)運(yùn)膽汁酸的“口袋”。該口袋一半嵌入蛋白內(nèi)部，一半暴露于細(xì)胞膜脂質(zhì)環(huán)境中，內(nèi)部獨(dú)特的正電性和親脂性環(huán)境，完美解釋了其高效“抓取”并轉(zhuǎn)運(yùn)膽汁酸這類兩親性分子的能力。結(jié)合分子動(dòng)力學(xué)模擬，研究首次捕捉到膽汁酸在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中經(jīng)歷180度“翻轉(zhuǎn)”的精細(xì)動(dòng)態(tài)過程。

基于上述發(fā)現(xiàn)，研究團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)突破傳統(tǒng)認(rèn)知的轉(zhuǎn)運(yùn)模型。OSTα/β的轉(zhuǎn)運(yùn)過程并不需要蛋白自身發(fā)生大幅度的開合構(gòu)象變化，而是通過其半嵌入膜內(nèi)的特殊通道，像“擺渡”一樣依賴濃度梯度實(shí)現(xiàn)膽汁酸的雙向運(yùn)輸。這種機(jī)制顯著區(qū)別于大多數(shù)已知的溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。

OSTα/β蛋白結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制模型