SLC35B1将ATP运输到内质网,其结构为内质网应激相关疾病的靶向治疗提供了潜力。
一组科学家通过揭示细胞的主要能量来源ATP是如何运输到内质网(ER)的,解决了细胞生物学中一个长期存在的问题。这种能量传递过程的中断可能会导致2型糖尿病、癌症和神经退行性疾病等疾病。该研究发表于Nature,证实转运蛋白SLC35B1是ATP进入内质网的主要通道。
这项研究由美国斯德哥尔摩大学基于SciLifeLab,提供了第一个关于ATP如何使用SLC35B1到达ER的结构和机械见解。内质网是细胞的主要“运输港”,它在这里包装蛋白质和脂质,进行质量控制,并支持它们在细胞内的运动。这些关键功能都取决于ATP的稳定供应。
“尽管对内质网功能进行了数十年的研究,但ATP如何到达内质网内部的问题尚不清楚。通过确认SLC35B1为转运体并用低温电子显微镜解析其结构,我们不仅回答了一个基本的生物学问题,而且为治疗干预开辟了新的机会”,斯德哥尔摩大学和科学生命实验室的生物化学教授David Drew说。
未来药物开发
这些发现对人类健康具有重要意义。内质网活动中断与2型糖尿病、癌症和神经退行性疾病等疾病有关,其中内质网应激和蛋白质错误折叠是关键因素。现在研究人员已经有了SLC35B1的详细分子蓝图,该蛋白为新药的开发提供了一个有希望的靶点。
David Drew说:“了解能量是如何传递到内质网的,这为我们提供了强有力的新方法来解决内质网功能障碍引起的一系列疾病。调节SLC35B1活性可能成为在疾病状态下恢复内质网平衡的新策略。”
大筛选
SLC35B1以前曾被提议作为内质网的ATP转运蛋白(Nature Comms 9:3489),但缺乏生化和结构验证。关于其功能,也有其他相互矛盾的报告。与Giulio Superti-Furga实验室(CeMM,奥地利)合作,对所有SLC转运体进行了大规模CRISPR/Cas9敲除筛选,结果表明SLC35B1是细胞生长的五种最重要的转运体之一,与其拟议的功能一致。
增加蛋白质大小
Norimichi Nomura的团队(日本京都医学院)随后产生了一种针对人类SLC35B1的抗体,这对于增加蛋白质的大小至关重要,因此可以通过低温电子显微镜(cryo-EM)对其成像。David Drew的团队随后使用SciLifeLab的cryo-EM平台对SLC35B1的多种构象进行了可视化,揭示了它如何识别ATP并将其运输到内质网腔中。结构数据也突出了关键氨基酸酸的残基参与ATP结合和转运,提示潜在的治疗靶向位点。
靶向治疗
该团队目前正在筛选调节SLC35B1功能的小分子,目的是开发靶向治疗,以在需要时增强或抑制ATP转运。