清华大学颜宁与加州大学合作发表PNAS文章

　　

生物通报道：近期，来自加州大学洛杉矶分校、清华大学生科院与日本、比利时等处的研究人员，发表了题为“Crystal structure of a LacY–nanobody complex in a periplasmic-open conformation”的文章，报道了在无糖状态下一个LacY ww –Nb 9039复合物的X射线晶体结构。相关成果公布在10月19日的《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。文章的通讯作者是加州大学洛杉矶分校生理学家H. Ronald Kaback，清华大学生科院颜宁教授也参与了此项研究。

这是今年下半年颜宁在Cell、Research、Nature和Science发表两篇论文以来又一项重要学术成果。7月份，颜宁教授带领的研究小组，与剑桥生物医学院的研究人员证实，兰尼碱受体1（RyR1）的中央结构域是远距离变构门控通道开放的传感器。这一研究发现发布在7月29日的《Cell Research》杂志上。相关阅读：清华大学颜宁教授Cell Research发表新研究成果。

8月31日，国际著名期刊《Nature》在线刊登了颜宁课题组与北京生命科学研究所合作的一项重要成果，题为“Structure of the voltage-gated calcium channel Cav1.1 at 3.6 Å resolution”。这项研究在3.6 Å的标称分辨率上，解析了兔Cav1.1复合物的冷冻电子显微镜结构。相关阅读：清华大学颜宁教授Nature发表重要成果。

9月22日，国际著名期刊《Science》在线刊登了颜宁教授课题组和加拿大卡尔加里大学的一项重要成果，题为“Structural basis for the gating mechanism of the type 2 ryanodine receptor RyR2”。这项研究采用单颗粒低温电子显微术，解析了2型兰尼碱受体（RyR2）门控机制的结构基础。相关阅读：清华大学颜宁教授连发Nature、Science。

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发表在《PNAS》上的这项新研究指出，大肠杆菌乳糖渗透酶（LacY）是一个动态的多面体膜蛋白，可催化半乳糖苷–H +同向转运，并通过一种交替通路机制起作用，该通路呈现出多个构象，它的分布可随着糖结合而变化。该研究小组此前针对一个向外（周质）开放的构象中的一个突变体已经开发了单域camelid纳米抗体（Nbs），来稳定蛋白的这种状态。

在这项研究中，该研究小组描述的是一个双Trp突变（Gly46→Trp/Gly262→Trp）和一个NB之间的一个复合物的X射线晶体结构，在其中观察到了从周质腔到糖结合位点的自由出入。结构确认了生化数据，表明Nb可以纳摩尔级的亲和力，结合到LacY的周质表面，主要是C-末端的六螺旋束。

这种结构很新颖，因为进入糖结合位点的通路是狭窄的，含有半乳糖苷结合位点的中央腔是空的。虽然Phe27可使周质腔变窄，但是糖可自由出入该结合位点。值得注意的是，当结合糖存在或缺乏时，直接参与结合半乳糖苷的侧链仍然位于同一位置。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Crystal structure of a LacY–nanobody complex in a periplasmic-open conformation
Abstract: The lactose permease of Escherichia coli (LacY), a dynamic polytopic membrane protein, catalyzes galactoside–H+ symport and operates by an alternating access mechanism that exhibits multiple conformations, the distribution of which is altered by sugar binding. We have developed single-domain camelid nanobodies (Nbs) against a mutant in an outward (periplasmic)-open conformation to stabilize this state of the protein. Here we describe an X-ray crystal structure of a complex between a double-Trp mutant (Gly46→Trp/Gly262→Trp) and an Nb in which free access to the sugar-binding site from the periplasmic cavity is observed. The structure confirms biochemical data indicating that the Nb binds stoichiometrically with nanomolar affinity to the periplasmic face of LacY primarily to the C-terminal six-helix bundle. The structure is novel because the pathway to the sugar-binding site is constricted and the central cavity containing the galactoside-binding site is empty. Although Phe27 narrows the periplasmic cavity, sugar is freely accessible to the binding site. Remarkably, the side chains directly involved in binding galactosides remain in the same position in the absence or presence of bound sugar.