BSEP蛋白稳定性与PFIC2胆汁淤积症的结构机制研究：NBD2-ICL2界面热点突变揭示治疗新靶点

本期推荐：MIT团队通过CETSA和2.8?冷冻电镜技术，揭示BSEP/ABCB11在PFIC2中的NBD2-ICL2界面突变导致蛋白热力学不稳定性（ΔTagg达-10.3°C），为开发靶向分子矫正剂治疗胆汁酸转运障碍提供结构基础，发表于《Communications Biology》。

　　胆汁淤积性疾病一直是肝脏疾病研究的难点，其中进行性家族性肝内胆汁淤积症2型（PFIC2）因BSEP（ABCB11）基因突变导致胆汁酸肝内蓄积，引发肝纤维化甚至肝癌。尽管已知BSEP错义突变会造成蛋白转运缺陷，但其分子机制尚不明确，制约了靶向治疗的发展。针对这一科学难题，来自MIT和Rectify Pharmaceuticals的研究团队通过创新性的多学科交叉研究，揭示了BSEP突变体热力学不稳定的结构基础，相关成果发表在《Communications Biology》。

研究团队采用细胞内热转移实验（CETSA）结合HiBiT荧光报告系统，对13种PFIC2相关突变体进行热稳定性分析，发现NBD2结构域突变体（如E297G）出现显著热不稳定性（ΔT_agg达-9.83°C）。通过2.8?冷冻电镜解析野生型和E297G突变体结构，首次发现NBD2-ICL2界面存在关键静电网络：Glu-297与Arg-1153、Arg-1128形成的相互作用对维持BSEP结构稳定至关重要。Western blot和共聚焦显微镜证实，热不稳定性突变体（ΔT_agg<-8°C）主要滞留于内质网，而稳定突变体（如D482G）则表现出独立于热稳定性的异常转运模式。

关键技术包括：1）基于HiBiT荧光素酶的CETSA检测系统定量蛋白热稳定性；2）HEK293T细胞模型进行亚细胞定位分析；3）冷冻电镜解析野生型和E297G突变体高分辨率结构；4）纳米差示扫描荧光法（nanoDSF）验证纯化蛋白的T_m值。

研究结果显示：

1. 热稳定性分析：将13种突变分为三组：V444A等良性突变（ΔT_agg≈-1°C）、R948C等中度不稳定突变（ΔT_agg≈-4°C）、以及NBD2簇突变（E297G/R1153C等，ΔT_agg达-10.3°C）。
2. 结构生物学发现：冷冻电镜揭示E297G存在双态分布——74%颗粒保持完整NBD2，26%呈现NBD2解离，证实突变导致构象动态性改变。
3. 功能验证：NBD2突变体（R1153C等）破坏由Glu-297、Arg-1128、Asp-1131等组成的"分子粘合剂"网络，影响RecA结构域与β-sheet的组装。

讨论部分指出，该研究首次将BSEP突变体表型与精确的结构缺陷相关联：1）阐明NBD2作为"脆弱性热点"的分子基础；2）揭示不同于CFTR的独特矫正靶点——NBD2局部稳定剂可能恢复突变体膜定位；3）为开发类似囊性纤维化治疗药物Ivacaftor的PFIC2精准疗法提供路线图。这些发现不仅适用于PFIC2，对ABCB4缺陷相关PFIC3及获得性胆汁淤积疾病也有重要启示。