ABC转运蛋白的结构与转运机制.pdfVIP

维普资讯 生命的化学 2007年 27卷 3期 · 208 · ●MiniReviews CHEMISTRYOFLIFE2007，27(3) 文章编号：1000—1336(2007)03—0208—03 ABC转运蛋白的结构与转运机制 王华丙 张振义 包 锐 陈宇星 (同济大学生命科学与技术学院蛋白质研究所，上海200092) 摘要：腺苷三磷酸结合盒转运蛋I~I(ATP—bindingcassettetransporter，ABC转运蛋白)超家族是一组跨膜蛋白，具有ATP结合区 域的单向底物转运泵，以主动转运方式完成多种分子的跨膜转运。ABC转运蛋白的一个亚家族与多药抗性(multidrugresistance， MDR)有关，而多药抗性是临床肿瘤化疗中需要解决的主要问题，所以其结构与转运机制一直是研究的热点。最近几年获得了一 些高分辨率的ABC转运蛋白的晶体结构，该文将根据ABC转运蛋白的结构的研究进展对其可能的转运机制进行 讨论。 关键词：ABC转运蛋白；跨膜转运；膜蛋白晶体结构；转运机制；多药抗性 中图分类号：Q7l 腺苷三磷酸结合盒转运蛋~(ATP—bindingcassette 成，也存在由10个、17个、19个0c螺旋组成的跨膜 transporters，ABC转运蛋白)由于含有一个腺苷三磷酸 结构域…。它们形成一个跨膜通道以实现底物分子的 (ATP)的结合盒(ATP—bindingcassette，ABC)而得名。 跨膜运输，同时还参与底物的识别过程。核苷酸结合 ABC转运蛋白是膜整合蛋白，它利用水解ATP的能 域位于胞质，结合和水解ATP。有的亚家族，比如 量对溶质中各种生物分子进行跨膜转运，其转运的底 CUT1和MOT1，还有2个C端附加结构域，可能参与 物包括：糖、氨基酸、金属离子、多肽、蛋白质、细 调节二聚体的形成及解聚。还有一些ABC转运蛋白具 胞代谢产物和药物等。ABC转运蛋白广泛存在于真核 有膜外结合蛋白，其作用是识别底物并呈送给 TMD。 和原核生物中， 目前已知人类基因组中有48个ABC 1．1核苷酸结合域的结构 在核苷酸结合域内有一个 转运蛋白超家族成员。在大肠杆菌K—l2基因组中，至 长约200个氨基酸的非常保守的片段，包含了3个模 少有80个编码ABC转运蛋白，约 占基因组的5％。ABC 体(motif)，分别为WalkerA模体(P—loop)、WalkerB 转运蛋白参与生物的各种生理功能，诸如维持细胞内 模体和WalkerC模体，后者位于前2个模序中间。其 外的渗透压平衡、抗原呈递、细胞分化、细菌免疫，胆 中WalkerA和B模体是所有的核苷酸结合蛋白所共 固醇及脂质的运输等等。其突变导致胆囊纤维样变性、 有的，而WalkerC模体是ABC转运蛋白的特征性模 高密度脂蛋白缺乏症等遗传性疾病。人类ABC转运蛋 体。这3个模体的序列都十分保守，WalkerA模体的 白P型糖蛋白(P-gp)的过量表达与癌症治疗和微生物感 特征氨基酸残基序列为G—X—X—G-X—G—K—ST／，WalkerB 染治疗中广泛存在的多药抗性密切相关，因此对其转 模体为 一西． 一 ．D( 是疏水性氨基酸残基)，而 运机制的研究是结构生物学和生物化学关注的热点。 WalkerC模体则为L．S．G．G．Q 。在ABC超家族中不 1．ABC转运蛋白的结构