一种调节氨基酸进入细胞的分子“开关”

时间：2025年3月19日

来源：IRB Barcelona

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LAT氨基酸转运蛋白是细胞代谢中必不可少的蛋白质，它们参与多种罕见疾病和代谢紊乱。由Dr. Joana Fort和Prof. Manuel Palacín领导、与慕尼黑大学（LMU）Thorben Cordes教授团队合作、并有Modesto Orozco教授（IRB巴塞罗那）和Dr. Óscar Llorca（CNIO）团队参与的研究发表在《PNAS Nexus》期刊上，揭示了这些氨基酸转运蛋白的作用机制。

值得注意的是，研究发现一种名为赖氨酸的氨基酸，位于蛋白质的特定区域（跨膜螺旋5），像弹簧一样调节这些转运蛋白内门的开合。这种机制确保了氨基酸通过细胞膜的精确运输，类似于建筑主入口门上的弹簧确保其正常开合。

研究团队采用多学科方法，结合冷冻电镜（cryo-EM）、单分子Förster共振能量转移（smFRET）和分子动力学模拟，对BasC转运蛋白跨膜螺旋5中保守的赖氨酸的关键相互作用进行了表征。他们观察到，这种赖氨酸稳定了蛋白质进行氨基酸交换所需的构象变化，这一过程对许多细胞功能至关重要。

“得益于尖端实验技术的结合，我们能够‘观察’并精确量化这些分子运动。”IRB巴塞罗那和CIBERER的研究员、论文的共同第一作者和共同通讯作者Dr. Joana Fort说。这项研究是与IRB巴塞罗那、LMU和CNIO的Adrià Nicolàs及其他科学家共同开展的，他们的努力对于揭示赖氨酸在调节LAT转运蛋白内门中的作用至关重要。

“我们的结果表明，赖氨酸残基在调节这些转运蛋白的内门中起着关键作用，这为深入理解其氨基酸转运功能及其与多种病理的联系铺平了道路。”IRB巴塞罗那氨基酸转运蛋白与疾病实验室主任、巴塞罗那大学生物化学与分子生物医学系教授、CIBERER研究组组长Prof. Manuel Palacín解释说。“值得注意的是，这种赖氨酸在患有赖氨酸尿性蛋白不耐受症（LPI）的患者中发生突变，从而突显了其在这些转运蛋白功能中的关键作用。”

该研究结果为开发调节氨基酸转运蛋白活性的治疗策略提供了新的见解，潜在应用包括代谢紊乱、罕见疾病和癌症等。