來自清華大學(xué)生科院、生物膜與膜生物工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員報道了硝酸鹽/亞硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白NarU的晶體結(jié)構(gòu)（分辨率為3.1Å），并分析了其結(jié)構(gòu)和生化特征，指出這種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白具有一種與經(jīng)典搖桿開關(guān)模型不同的轉(zhuǎn)運(yùn)新機(jī)制。 

這一研究成果公布在Cell出版社全新開放獲取期刊：Cell Reports雜志上，這是Cell出版社在Cell Stem Cell和Cell Host & Microbe兩份期刊后的又一重要新成員。Cell Reports致力于報道整個生命科學(xué)領(lǐng)域的高質(zhì)量研究成果，主要集中于短小，單個觀點(diǎn)的文章，也接受標(biāo)準(zhǔn)長度的論文，因此這一期刊命名為Reports。 

文章的通訊作者是清華大學(xué)生命*院長施一公教授，其研究組主要研究方向?yàn)檫\(yùn)用結(jié)構(gòu)生物學(xué)和生物化學(xué)的手段研究腫瘤發(fā)生和細(xì)胞調(diào)亡的分子機(jī)制，與重大疾病相關(guān)膜蛋白的結(jié)構(gòu)與功能的研究，以及細(xì)胞內(nèi)生物大分子機(jī)器的結(jié)構(gòu)與功能研究等。 

磷脂雙層膜為細(xì)胞或細(xì)胞器提供了一道疏水屏障，其中的膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白承擔(dān)著營養(yǎng)物質(zhì)吸收、代謝產(chǎn)物分泌、細(xì)胞與外界的物質(zhì)信息交換以及產(chǎn)能耗能等一系列重要的生理活動。根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)能量的來源可以將轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白分為初級主動轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（primary active transporters）和次級轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（secondary transporters）。 

其中次級轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白利用由于物質(zhì)在膜內(nèi)外濃度不同造成的電化學(xué)滲透勢能來轉(zhuǎn)運(yùn)底物，典型代表是主要協(xié)助轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白超家族（major facilitator superfamily，MFS）。MFS超家族zui初發(fā)現(xiàn)時被認(rèn)為只在糖的吸收過程中起作用，隨后的研究發(fā)現(xiàn)藥物的外排系統(tǒng)、有機(jī)磷∶磷酸交換系統(tǒng)等中的蛋白也都屬于這一超家族。 

硝酸鹽/亞硝酸鹽的轉(zhuǎn)運(yùn)元件NarK和NarU也屬于這一超家族的硝酸鹽/亞硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)家族（nitrate/nitrite porter family，NNP），在維持細(xì)菌體內(nèi)的氮平衡中扮演了重要的角色，但是其結(jié)構(gòu)和功能機(jī)制，至今科學(xué)家們?nèi)匀徊磺宄?/span> 

在這篇文章中，研究人員報道了NarU的晶體結(jié)構(gòu)（分辨率為3.1Å），并由此分析了其整體生化特性。研究人員發(fā)現(xiàn)非對稱單元中NarUto的兩個分子具有兩種不同的構(gòu)象狀態(tài)：關(guān)閉和部分向內(nèi)打開。其中底物硝酸分子似乎是通過4個高度保守的帶點(diǎn)，或稱極性氨基酸協(xié)調(diào)進(jìn)行作用。 

通過結(jié)構(gòu)和生化試驗(yàn)分析，研究人員還找到了參與底物門控和轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵氨基酸。這些觀察到的NarU構(gòu)象差異，以及NNP家族的*序列特征，都指出這一家族具有一種與經(jīng)典搖桿開關(guān)模型（rocker-switch model）似乎不同的轉(zhuǎn)運(yùn)新機(jī)制。