施一公教授发表最新Nature文章

来自清华大学的研究人员在新研究中揭示了一种细菌能量耦合因子（energy-coupling factor，ECF）转运蛋白的结构，这一发现对于了解维生素的运输，以及进一步拓展其生物学结构具有重要意义。相关论文“Structure of a bacterial energy-coupling factor transporter”发表在4月14日的《自然》（Nature）杂志上。

　　

生物通报道  来自清华大学的研究人员在新研究中揭示了一种细菌一种细菌能量耦合因子（energy-coupling factor，ECF）转运蛋白的结构，这一发现对于了解维生素的运输，以及进一步拓展其生物学结构具有重要意义。相关论文“Structure of a bacterial energy-coupling factor transporter”发表在4月14日的《自然》（Nature）杂志上。

文章的通讯作者是清华大学生命科学院院长施一公教授，其研究组主要致力于运用结构生物学和生物化学的手段研究肿瘤发生和细胞凋亡的分子机制，集中于肿瘤抑制因子和细胞凋亡调节蛋白的结构和功能研究、重大疾病相关膜蛋白的结构与功能的研究、胞内生物大分子机器的结构与功能研究。

ATP结合盒式蛋白(ATP-bindingcassette transporter,ABC)是古老而庞大的家族，是一类ATP驱动泵。ABC成员之间具有很多共性,如相似的物质转运功能和结构。但随着基因的不断进化，成员之间又产生许多不同点，表现在家族特征的各个方面，如结构、功能、器官分布与亚细胞定位等。广泛分布在从细菌到人类各种生物体中。每种ABC蛋白对于单一底物或相关底物的基因是有特异性的。这些底物或许是离子、单糖、氨基酸、磷脂、肽、多糖甚至是蛋白质。

正常生理条件下，ABC蛋白是细菌质膜上糖、氨基酸、磷脂和肽的转运蛋白，是哺乳动物细胞质膜上磷脂、亲脂性药物、胆固醇和其他小分子的转运蛋白。其在肝、小肠和肾等器官细胞质膜分布丰富，能将天然毒物和代谢废物排除体外。

ECF 转运蛋白属于一类新的ABC转运蛋白。这类蛋白是一些微量营养元素的运输因子，负责原核生物的维生素摄入。每个ECF转运因子都包含一对胞质ATPases（A 和 A′组件，或称EcfA和EcfA′），一个嵌入细胞膜的底物结合S蛋白（S组件，或称EcfS），和一个跨膜能量偶联组件（T组件，或称EcfT）。EcfT负责将EcfA–EcfA′亚复合体与EcfS连接到一起。但目前对于ECF转运蛋白的具体结构及运输机制仍了解甚少。

在这篇文章中，研究人员报告了一个来自短乳杆菌的无核苷酸ECF转运蛋白的晶体结构。这一分辨率为3.5 Å的结构显示：T组件有一个马蹄形的开放式结构，有5个α-螺旋作为跨膜片段，两个胞质α-螺旋作为耦合模块与A 和 A′组件相连。此外，研究人员还惊讶地发现发现S组件沿着类脂膜水平定位，五个跨膜片段和两个T组件胞质螺旋特异与其结合。

新研究揭示的ECF转运蛋白结构特征，对于阐明其对于底物的特异性识别以及跨膜转运的分子机制提供了重要的基础。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Structure of a bacterial energy-coupling factor transporter

The energy-coupling factor (ECF) transporters constitute a novel family of conserved membrane transporters in prokaryotes that have a similar domain organization to the ATP-binding cassette transporters1, 2, 3. Each ECF transporter comprises a pair of cytosolic ATPases (the A and A′ components, or EcfA and EcfA′), a membrane-embedded substrate-binding protein (the S component, or EcfS) and a transmembrane energy-coupling component (the T component, or EcfT) that links the EcfA–EcfA′ subcomplex to EcfS. The structure and transport mechanism of the quaternary ECF transporter remain largely unknown. Here we report the crystal structure of a nucleotide-free ECF transporter from Lactobacillus brevis at a resolution of 3.5 Å. The T component has a horseshoe-shaped open architecture, with five α-helices as transmembrane segments and two cytoplasmic α-helices as coupling modules connecting to the A and A′ components. Strikingly, the S component, thought to be specific for hydroxymethyl pyrimidine, lies horizontally along the lipid membrane and is bound exclusively by the five transmembrane segments and the two cytoplasmic helices of the T component. These structural features suggest a plausible working model for the transport cycle of the ECF transporters.

作者简介：

施一公 博士

教授，博导，长江讲座教授，国家杰出青年基金获得者

1985-1989 　清华大学生物科学与技术系，学士
1990-1995 　美国约翰霍普金斯大学医学院，分子生物物理学博士
1995 　 美国约翰霍普金斯大学医学院，博士后
1996-1997 美国史隆凯特林癌症研究中心结构生物学实验室，博士后
1998-2001　 美国普林斯顿大学分子生物学系，助理教授
2001-2003　 美国普林斯顿大学分子生物学系，（终身）副教授
2003-2008　 美国普林斯顿大学分子生物学系，（终身）教授
2007-2008　 美国普林斯顿大学分子生物学系，Warner-Lambert/Parke-Davis教授
2008-至今 清华大学生命科学学院，教授、博导

主要科研领域与方向：
主要运用结构生物学和生物化学的手段研究肿瘤发生和细胞调亡的分子机制，集中于肿瘤抑制因子和细胞凋亡调节蛋白的结构和功能研究与重大疾病相关膜蛋白的结构与功能的研究