ABC轉運蛋白的結構與功能研究

《ABC轉運蛋白的結構與功能研究》是依託清華大學，由楊茂君擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：ABC轉運蛋白的結構與功能研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：楊茂君
• 項目類別：面上項目

項目摘要

ABC轉運蛋白（ATP-binding cassette transporter）作為最大的跨膜轉運蛋白超家族之一，廣泛存在於所有真核和原核生物的生物膜上，可以利用水解ATP產生的能量，完成對小到離子大到蛋白的各種各樣物質的轉運。在本項目中，我們克隆與表達了ArtPQ、MdlB、ABCD3、NikM、OppA等20餘種原核及真核來源的不同類別的ABC轉運體蛋白，將重點圍繞這些蛋白的三維晶體或電鏡結構、底物識別結合方式及轉運機理進行深入研究，以期望對ABC轉運蛋白的轉運與底物選擇的分子機制有更為細緻的了解，這對於深入理解這類蛋白的結構功能及相關疾病的治療具有重要的意義。

結題摘要

呼吸作用是生物體最基本的生命活動之一。哺乳動物細胞的呼吸作用由位於線粒體內膜上的V個呼吸鏈蛋白超級複合物完成，這五種蛋白複合物分別為複合物I、複合物II、複合物III、複合物IV和複合物V(ATP合酶)。呼吸鏈蛋白超級複合物的主要功能是將NADH分子上所攜帶的高能電子通過其電子傳遞鏈傳遞到氧分子上，同時驅動基質中的質子轉運到膜間隙中，為複合物V合成ATP提供能量。由於缺少相關蛋白的精細完整的結構信息，各呼吸鏈複合物之間是如何協同傳遞電子以及轉運質子的機制並不十分透徹。在低等生物中，多亞基的複合物I可被一類單一組分的II型複合物I NDH2所替代，研究組在PCCP、JMC等雜誌連續報導了NDH2的詳細電子傳遞機制。隨著研究的進一步深入，又進一步在Cell、Science等雜誌發表論文，揭示了人源線粒體呼吸鏈蛋白超級複合物的的完整結構、複合物III、複合物IV的詳細的精細結構、ATP合酶四聚體的結構，為進一步理解哺乳動物呼吸鏈的組織形式、分子機理提供了重要的結構基礎。 低等生物線粒體呼吸鏈蛋白已經被證明是對抗病原微生物的藥物靶點，高等生物如人類線粒體呼吸鏈結構異常會導致多種疾病，例如阿爾茲海默症、帕金森綜合徵等。線粒體呼吸鏈蛋白的結構生物學研究不僅有助於闡明複合物的電子傳遞機制以及跨膜質子泵的工作原理，也為深刻理解線粒體呼吸鏈突變所導致的疾病發生、發展及可能的治療方案提供了堅實的基礎。