清华教授Science，Nature子刊文章解析结构生物学

　　

生物通报道：早年毕业于清华大学生物系的颜宁教授2004年获得普林斯顿大学博士学位，2007年回国，任清华大学医学院担任教授，曾获得Science 和GE Healthcare评选的2005年“青年科学家奖”（北美地区）。

其研究组在结构生物学方面进行了多项研究，近期报道了脱落酸受体结构和甲酸通道结构的分析，分别发表在Science杂志和Nature Structural & Molecular Biology杂志上。

脱落酸（Abscisic acid, ABA）是植物中最为重要的激素之一，它与种子休眠、根系发育、叶子枯萎、抗旱反应和其它的生理过程都有极为密切的关系。由于脱落酸能引发的下游反应过多，包括激酶、磷酸酶、G蛋白、泛素通路中的蛋白等等都参与了ABA信号的调控，因此从ABA被发现半个世纪以来一直不清楚ABA的受体是什么。过去几年陆续有一些关于ABA受体的发现报导，但其具体功能尚有所争议。今年四月底，Science发表两个独立研究组的最新成果，发现一类被命名为PYR/PYL或是RCAR的蛋白为ABA受体。这类蛋白可以在体内外结合ABA，之后会结合下游的蛋白磷酸酶PP2C并抑制其磷酸酶活性，然而其中的分子机制尚不清楚。并且由于之前关于ABA受体的诸多争议，PYL蛋白是否为真正的ABA受体也还有待进一步验证。在这种背景下，结构生物学研究变得至关重要。

颜宁教授的研究组自2007年建立之初就开始了对于ABA受体的结构生物学研究。此次，在医学院颜宁教授和生命学院王佳伟博士的指导下，由生命学院和医学院的博士后及研究生联手历时四个月完成的研究成果报道了PYL蛋白在1）没有ABA，2）结合ABA，以及3）同时结合ABA和下游PP2C的三个状态下的高分辨率分子结构。通过结构比较和生化分析，确认PYL蛋白为ABA受体，并且发现其中一个被命名为CL2的蛋白柔性区在介导ABA信号及抑制PP2C活性中起了至关重要的作用。

第二篇文章中，颜宁教授和施一公教授的研究组合作历时两年成功解析了FocA的高分辨率原子结构，证明FocA是通道蛋白（channel），而非转运蛋白（transporter）。

研究人员解析了甲酸（formate）通道FocA的高分辨率结构。甲酸是细菌在无氧呼吸条件下的主要代谢产物之一，发酵状态下，细菌体内积聚了大量的甲酸需要穿过内膜进一步代谢。甲酸同时还是古老微生物的重要碳源之一。尽管甲酸可以透过细胞内膜，但是大量甲酸的快速运输需要转运系统。FocA是在1994年被发现的甲酸转运蛋白，属于FNT家族，可以转运甲酸、亚硝酸等短链酸。FNT家族一直以来被认为是转运蛋白(transporter)。

更为有趣的是，尽管FocA在氨基酸序列上与水通道蛋白（aquaporin）没有任何相似性，也不具备水通道的标志性序列，但是其结构高度相似。不同的是，所有已知的aquaporin蛋白都是四聚体，而FocA以梅花状的五聚体形式存在，并且不能够通透水分子。这是首次发现与水通道结构类似但没有序列同源性的其他家族蛋白。这一发现对于研究膜蛋白的进化提供了进一步的线索。

（生物通：万纹）

作者简介：

颜宁 教授、博士生导师

1977年出生于山东。1996-2000年就读于清华大学生物系获学士学位；2000-2004年于普林斯顿大学分子生物学系攻读博士学位；2005-2007年于普林斯顿大学分子生物学系从事博士后研究；2007年受聘于清华大学医学院担任教授、博导。获得由 Science 和GE Healthcare评选的2005年“青年科学家奖”（北美地区）。

实验室的主要研究方向： 1.重要膜蛋白的结构与功能研究

2.胆固醇代谢调控通路的结构生物学和生物化学研究