《闡明SLC10家族膽酸轉運體的結構-功能機理》是依託四川大學，由周小明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：闡明SLC10家族膽酸轉運體的結構-功能機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周小明
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
膽酸轉運體是膽酸腸肝循環的重要決定因子，其主要成員有鈉離子牛磺膽鹽共轉運體（NTCP）和頂端鈉依賴性膽酸轉運體（ASBT）。研究膽酸轉運體具有重要醫學意義和套用價值：第一，主要表達於腸道的ASBT是一個重要的藥物靶點，可用於治療多種代謝類疾病。第二，表達於肝細胞的NTCP是介導B肝/丁肝病毒感染肝細胞的重要受體，因此阻斷這一結合可為防範B肝/丁肝提供新手段。第三，膽酸轉運體是前體藥開發設計領域的重要載體蛋白。膽酸轉運體相關的藥物研究歷時已二十餘年，取得的突破卻十分有限，其中一個重要原因是對於高等生物膽酸轉運體的結構一無所知且結構-功能關係不明確。本項目擬圍繞膽酸轉運體開展以下三個方向的研究：（1）闡明原核ASBT同源蛋白的底物結合位點和轉運機制；（2）深入解讀人源等高等生物膽酸轉運體的蛋白結構及底物結合轉運機制；（3）闡明膽酸轉運體抑制劑結合與抑制的結構機理，建立構-效關係。
結題摘要
頂端鈉依賴型膽酸轉運體（ASBT，或SLC10A2）介導膽酸在迴腸腔內的回收，對於膽酸的肝腸循環至關重要。靶向ASBT為治療某些代謝類疾病如二型糖尿病、高膽固醇血症、家族性膽汁淤積等提供了新的方向。到目前為止，高等生物ASBT原子結構尚未解析，高精度晶體結構僅見於兩個原核ASBT同源蛋白（ASBTNM和ASBTYf）。原核ASBT同源蛋白結構為整個ASBT家族的蛋白摺疊和底物轉運機制提供了很有價值的信息，但關於膽酸底物確切的結合位點和結合機制仍然未知，嚴重妨礙了以其結構為指導進行抑制劑類藥物設計和最佳化的研究。另一方面，進一步解析高等生物ASBT原子結構無疑會為ASBT的機理研究和藥物研發產生有力推動。 因此本項目原計畫圍繞三個方向內容進行研究：（1）闡明原核ASBT同源蛋白的底物結合位點和轉運機制；（2）深入解讀人源等高等生物膽酸轉運體的蛋白結構及底物結合轉運機制；（3）闡明膽酸轉運體抑制劑結合與抑制的結構機理，建立構-效關係。後立項時由於調整執行周期（4年期調整為2年期）和經費總額（74萬元調整為25萬元），本項目研究內容亦相應作了縮減調整，並在執行中著重投入內容（1）與內容（2）的研究，以期短期內獲得突破並完成項目目標。 一方面，我們以原核同源蛋白ASBTYf為研究重點，通過設計引入二硫鍵的方法將ASBTYf鎖定在多種構象中，包括向內開放、向外開放、以及一個新穎的封閉構象，並解析了6個不同結構，且其中有5個結合有類似配體的酸性分子。結合分子對接模型和充分的結合常數測定，我們提出了一個新穎且統一的底物結合機制模型，並進行了有效驗證。我們的底物結合模型同時對底物轉運機制進行了擴充和修正，並闡釋了鈉離子可能的釋放機制。另一方面，我們對35種高等生物ASBT同源蛋白進行了廣泛而深入的表達篩選、蛋白工程改造、純化結晶嘗試，並成功獲得了一個表達量尚可且狀態較穩定的蛋白，但由於時間和經費的限制，我們並未能獲得衍射良好的晶體來解析其結構。 本項目結果進一步闡明了ASBT的底物結合和轉運機制，對結構輔助的ASBT藥物研發有重要指導意義，並為將來高等生物ASBT結構解析工作鋪平了道路。
