钠/二羧酸转运蛋白研究进展

钠／二羧酸转运蛋白(NaDCs)是一类负责转运枸橼酸、琥珀酸及α—酮酸等三羧酸循环中间产物的跨膜有机阴离子转运蛋白。分布于小肠、肾脏、肝脏、肾上腺、脑、肺及胎盘等组织。它不仅参与能量代谢、酸碱平衡调节,而与氨基酸及糖皮质激素的合成也有密切关系,新近研究发现它可能还是调控哺乳类寿限的重要基因之一。本文对NaDCs的生物学功能及病理生理意义做一综述。     

SMR蛋白:一种跨膜蛋白演化研究的模式蛋白

多药抗性小蛋白(small multidrug resistance protein,SMR)是一类由4个跨膜螺旋束组成的跨膜质子梯度驱动的内膜转运蛋白,一般由100~140个氨基酸残基组成,结构相对简单,在特定去垢剂中相对稳定并具有功能活性,是研究细菌的耐药机制、跨膜转运蛋白的结构功能以及膜蛋白演化的一类很好的模式蛋白家族。同时,由于其灵活多变的拓扑学分布以及在膜转运蛋白演化中节点的位置,成为研究和追寻膜蛋白演化路径的理想的模式蛋白。现分别从SMR蛋白家族的系统发生分布与进化、SMR蛋白的耐药性与转运机制、SMR蛋白的结构等3个方面对本领域的研究近况进行分析和总结。     

主要协同转运蛋白超家族的研究进展

主要协同转运蛋白超家族(Major facilitator superfamily,MFS)是目前已知最大的膜转运蛋白超家族之一,包括100万个测序成员,其长度大都分布在400-600个氨基酸残基之间。根据TCDB数据库显示,MFS已经扩展到95个家族,它们可以促进糖、药物分子、肽、三羧酸循环代谢产物、有机阴离子和无机阴离子等溶质在电化学梯度下进行跨膜运输。目前,对于MFS转运蛋白的晶体结构及转运机制的研究较多,研究发现MFS转运蛋白家族通常具有12个跨膜螺旋单位,并拥有其独特的折叠方式(MFS折叠),蛋白呈现向胞内、胞外开口或闭合的构象,以"摇杆开关"的转运方式进行物质的运输。MFS转运蛋白超家族在动植物中的生理作用较为广泛,在近期,人源MFS转运蛋白的研究更是引发关注,一些MFS转运蛋白家族成员的缺失可导致大脑萎缩和发育迟缓等;还有一些MFS蛋白具有调节细胞酸碱平衡、促进抗癌和消炎药物吸收等作用,关于人源MFS转运蛋白的研究为糖尿病、疲劳综合征、心血管疾病、癌症等人类疾病的防治提供了依据。主要介绍MFS转运蛋白超家族的发展,阐述其晶体结构、转运机制及生理作用,并在此基础上进行展望,以期为MFS的进一步深入研究及探讨提供理论依据。     

MCT在精子发生中的表达规律及调控机制的研究进展

单羧酸转运蛋白(monocarboxylate transporters,MCTs)是哺乳动物细胞膜上一类重要的跨膜转运蛋白,主要负责乳酸盐、丙酮酸盐、酮体等单羧酸类化合物的跨膜转运。MCT基因在睾丸生精上皮细胞发育、分化过程中具有不同程度表达,并通过多种途径调节精子发生过程。开展对MCT基因在精子发生过程的作用研究有助于人们从能量代谢角度进一步阐明生精细胞发育和精子发生的调控机制。本研究着重从MCT在精子发生过程中的表达定位、功能及调节机制进行综述。     

亚铁氧化酶Hephaestin的研究进展

Hephaestin(HP)作为铜蓝蛋白的同系物,是近年来发现的铁转运蛋白。HP具有一个位于羧基末端的跨膜结构域,主要分布于肠、肾、肺、皮肤、肝、胎盘等组织。目前已知HP在肠上皮细胞中与ferroportin1协同作用介导铁的跨膜转运。HP属亚铁氧化酶家族成员,具有亚铁氧化酶的活性,参与体内铁代谢。HP的表达可受铁、铜及锌等金属离子的调节。     

单羧酸转运泵基因家族研究进展

单羧酸转运泵（monocarboxylate transporter,MCT）是哺乳动物细胞中的重要跨膜蛋白,涉及细胞的多种功能,包括胞内pH值调节及乳酸跨膜转运等.目前,已克隆出至少8个MCT亚型的cDNA,构成了哺乳动物细胞离子转运泵的一个新基因家族.各亚型具有底物和抑制剂的特异性以及组织学分布的差异性.因此,研究MCT的结构功能及调控机制,将可能为肿瘤等疾病诊治提供新的手段.     

植物ABCB转运蛋白研究进展

ABC转运蛋白家族是一类通过结合并水解ATP释放能量实现底物的跨膜运输的转运蛋白,它们参与了植物众多的生理代谢过程,根据保守区的进化关系将ABC转运蛋白家族分成8个亚族,其中ABCB转运蛋白为第二大亚族。ABCB 转运蛋白具保守的NBDs结构域,由6个跨膜α-螺旋的疏水跨膜结构域组成了TMDs结构域,形成溶质跨膜的通道,但是其结构、长度与序列则变化多样。按分子大小不同将植物ABCB转运蛋白分为全分子转运蛋白、半分子转运蛋白两类,通过测序发现在拟南芥、水稻和番茄等植物上均有一定比列的ABCB转运蛋白,且行使多种功能。有研究表明,ABCB转运蛋白基因介导镉、铅和铝等重金属离子的转运,提高植物重金属耐性;它直接参与植物体内生长素的运输,从而调控植物高度;它还可能将苹果酸从质体转运到保卫细胞中调节气孔的开合。近年来,越来越多的ABCB转运蛋白被鉴定,但是ABCB亚家族庞大,底物特异性强,转运机制复杂,多数转运蛋白的功能尚未确定。因此,了解ABCB转运蛋白在生命活动过程中的重要性,以及基因表达调控的机制,解析ABCB转运蛋白在响应逆境胁迫过程中的重要作用,以期为植物抗逆性育种提供思路。     

ABC转运蛋白结构与转运机制的研究进展

腺苷三磷酸结合盒转运蛋白(ATP-binding cassette transporter,ABC转运蛋白)是一类跨膜蛋白,其主要功能是利用ATP水解产生的能量将底物进行逆浓度梯度运输。这类跨膜转运蛋白具有保守的功能结构域和多样化的生物学功能,广泛分布于原核和真核生物中。近几年的研究结果表明,人类多种疾病,如免疫缺陷、癌症等,都与ABC转运蛋白病变相关,因此这类转运蛋白结构及转运机制的研究受到广泛关注。现对近几年ABC转运蛋白结构及其转运机制的研究进展进行讨论。     

水稻与拟南芥跨膜蛋白14家族的分子进化特征与功能分析

脂类既是植物生命活动重要的能量来源,也是细胞膜系统不可或缺的结构成分,在植物生长发育和逆境反应等生命活动过程中都起到至关重要的作用。随着脂类代谢研究的不断深入,植物脂类合成通路已渐渐明晰,其中连通不同细胞器间脂类合成中间物质运送的膜蛋白也正被不断发现,但对质体脂类转运蛋白还鲜有报道。跨膜蛋白14家族(Transmembrane 14 family, Tmemb14 family)是一个新发现的跨膜蛋白家族,目前只有拟南芥FAX1 (Fatty Acid Export 1)和斑马鱼TMEM14已被克隆鉴定,该家族其他成员的生物学功能还未见报道。AtFAX1参与植物质体长链脂肪酸的跨膜外运,其功能丧失显著降低植物生物量并影响花粉发育和育性。本研究通过生物信息手段对拟南芥和水稻中的跨膜蛋白14家族成员的进化关系、蛋白理化性质、结构域功能和编码基因的表达模式进行了分析,揭示了Tmemb14家族成员在单、双子叶植物进化中的功能分化,为进一步研究跨膜蛋白14家族成员的生理功能提供了理论依据。     

植物ABCB亚家族生物学功能研究进展

ABC转运蛋白超家族结构和功能复杂多样, 包含ABCA-ABCH八个亚家族。ABCB是ABC转运蛋白的一个亚家族, 多数定位于质膜, 少数定位于线粒体膜或叶绿体膜。ABCB与其它生长素转运蛋白(AUX1/LAX、PIN)共同参与调控植物生长素的极性运输, 在植物生长发育的各个阶段发挥作用。此外, ABCB转运蛋白还调控植物的向性运动和重金属抗性等过程。近年来, 随着越来越多植物全基因组测序的完成, ABCB亚家族在禾谷类单子叶植物水稻(Oryza sativa)、玉米(Zea mays)和高粱(Sorghum bicolor)中的生物学功能开始有少量报道, 然而多数ABCB转运蛋白的功能尚未得到阐释。该文对拟南芥(Arabidopsis thaliana)和禾谷类作物ABCB转运蛋白的研究进展进行综述, 以期为全面揭示ABCB亚家族生物学功能提供线索。