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早年畢業于清華大學的施一公教授自回國之后就引起了各方關注，雖然經歷了不少輿論爭議，但他在學術上依然走出了自己的一條道路，回國后這5年里，施一公在Nature等國際頂級期刊上發表了12篇論文，高水平成果產出的頻率，比他在國外時還要高。同時他也搭建起了以清華大學為中心的人才引入橋梁。 繼發性主動轉運（Secondary active transport）也稱聯合轉運Cotransport，是指某種物質能夠逆濃度差進行跨膜運輸，但是其能量不是來自于ATP分解，而是由主動轉運其他物質時造成的高勢能提供的轉運方式。繼發性主動轉運活動形成的勢能貯備，還可用來完成一些其他物質的逆濃度差的跨膜轉運，如小腸上皮和腎小管上皮細胞對葡萄糖、氨基酸等營養物質的吸收現象。 目前研究發現的具有不同功能的轉運子通常序列并不相似，但是一些科學家們發現這些作用因子卻存在相似的折疊，例如MFS，LeuT，NhaA的折疊。 研究人員分析了同一轉運家族的多個構象狀態，如LeuT超家族成員MHP1，ADIC，vSGLT，LeuT，發現結構變化與底物結合和轉運之間存在密切關聯。盡管近期取得了不少生物化學與結構學上的成果，但對于這些底物識別，能量耦合，科學家們了解的還并不多。就此這一綜述就主要聚焦于繼發性主動轉運作用元件的常見折疊，以及共有的轉運機制。通過一些結構信息，分析新發現結構，生化和計算模擬證據相關的作用機制。 此前施一公教授領導的研究團隊通過X-射線晶體衍射的方法曾解析了能量耦合因子轉運蛋白的三維結構。通過分析該蛋白結構，研究人員發現膜蛋白EcfS與細胞膜基本處于平行狀態，而一般膜蛋白基本是垂直于細胞膜。根據這個極其特殊的構象，研究人員認為轉運蛋白EcfS通過在膜內翻轉來攝入底物。當處于垂直細胞膜的狀態時，EcfS可以與底物結合，然后翻轉進入平行狀態并釋放底物，之后返回垂直狀態進行下一輪循環，類似于酒杯在豎直狀態下接水，然后翻轉倒出杯內的水。在該過程中，親水蛋白EcfA和EcfA’水解ATP并耦合膜蛋白EcfT為EcfS的翻轉提供能量。這一轉運模式有別于目前對于轉運蛋白通用的“alternating access”模型，是一種嶄新的膜轉運蛋白工作模型。 這是施一公教授研究團隊繼2010年在世界上首次解析并報道膜蛋白EcfS的晶體結構之后，在研究能量耦合因子轉運蛋白方面的又一次重大突破。 推薦英文摘要：http://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-biophys-083012-130429?journalCode=biophys Annual Review of Biophysics DOI: 10.1146/annurev-biophys-083012-130429 Common Folds and Transport Mechanisms of Secondary Active Transporters Secondary active transporters exploit the electrochemical potential of solutes to shuttle specific substrate molecules across biological membranes, usually against their concentration gradient. Transporters of different functional families with little sequence similarity have repeatedly been found to exhibit similar folds, exemplified by the MFS, LeuT, and NhaA folds. Observations of multiple conformational states of the same transporter, represented by the LeuT superfamily members Mhp1, AdiC, vSGLT, and LeuT, led to proposals that structural changes are associated with substrate binding and transport. Despite recent biochemical and structural advances, our understanding of substrate recognition and energy coupling is rather preliminary. This review focuses on the common folds and shared transport mechanisms of secondary active transporters. Available structural information generally supports the alternating access model for substrate transport, with variations and extensions made by emerging structural, biochemical, and computational evidence. |
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來自清華大學生科院的施一公教授近期發表了題為“Common folds and transport mechanisms of secondary active transporters”的綜述文章，聚焦于繼發性主動轉運作用元件的常見折疊，以及共有的轉運機制。通過一些結構信息，分析新發現結構，生化和計算模擬證據相關的作用機制。論文發表在《生物物理年度評論》（Annual Review of Biophysics）上。