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生命科学学院张元伟教授在PNAS上发表甘氨酸转运体的研究论文
来源: 作者: 编辑:吴谦 发布日期:2021/03/04

 

日前,我校生命科学学院生物化学与神经药理学教授张元伟老师与耶鲁胜游Rudnick教授、美国国家卫生研究院Forrest高级研究员从事神经递质转运体结构与机理合作研究的最新研究成果于PNAS在线发表。胜游为本论文的第一完成单位,张元伟教授与Rudnick教授为共同通讯作者。

 

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神经递质转运体家族在神经突触质膜表达,控制神经递质的作用、回收、以及传导,维持正常脑神经功能等方面起着重要作用。神经递质的传导与情绪、焦虑、认知、食欲、运动、成瘾、以及睡眠等精神感知和日常生活行为有密切关联,而介导这些神经递质传导的各种转运体则为治疗抑郁、焦虑、注意缺陷多动障碍、精神分裂、以及药物成瘾等多类精神疾病的主要药物靶标。基于神经递质转运体重要的生理作用,转运体的结构与功能、转运机理、以及生理调控等方面的研究一直为膜蛋白的生物物理与生物化学、结构生物学、神经生物学、以及药理学等领域的热点课题之一。

甘氨酸转运体GlyT在神经递质转运体家族中占有重要的地位,负责将它的基质甘氨酸从膜外到膜内的跨膜运输。GlyT使用Na+与Cl-膜内外离子浓度梯度作为驱动力,离子偶合基质的跨膜运动并协调转运体蛋白构象的变化,从而把位于膜中心的基质和离子的结合位点交替地暴露于膜的内侧或外侧。在前期的研究 (PNAS, 2018) 中,张元伟教授、Rudnick教授、Forrest高级研究员揭示了由参与基质结合的残基、Na+离子以及基质组成、触发基质与离子的偶合运动、促使神经递质转运体从外向构象到内向构象转换的蛋白结构网络。本研究以GlyT为对象,解明了神经递质转运体家族所特有的Cl-离子在转运体蛋白构象转换中的角色。在动物细胞中,Cl-离子是最丰富的游离阴离子,执行细胞组织的基本生物学功能。神经元内Cl-离子保障正常的神经功能,它的失衡是多类精神和神经疾病病理的基础。

 

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本研究鉴定出的甘氨酸转运体中Cl-离子的结构网络。黑色数字代表该残基在神经递质转运体的类似蛋白LeuT中位置,而红色数字则代表相应残基在甘氨酸转运体的位置。

本研究得到美国NIH、国家自然科学基金、以及广东省基础与应用基础研究基金项目的资助。该论文链接为https://www.pnas.org/content/118/10/e2017431118

                                                                               (供稿:生命科学学院)

 


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