MFS家族膜转运蛋白转运机理的研究

MFS家族是已知最大的一个膜转运蛋白家族，参与多种必要的生理活动。理解MFS家族转运蛋白的转运机理是非常重要的。根据目前的理论，MFS家族转运蛋白通常在两种主要构象间切换。这两种构象分别为面向细胞外开放和面向细胞内开放的构象，分别用于摄取和释放被转运物质。已知结构的MFS家族蛋白多为向内开放的构象。岩藻糖转运蛋白FucP（fucose permease）是数月前刚解析出结构的MFS家族成员。FucP同时转运L-fucose和质子。由于FucP具有向外开放的构象，这一结构有助于人们理解MFS家族蛋白的机理。本项目计划由FucP的晶体结构出发，使用分子动力学模拟技术，根据理论计算和分析，结合生化实验，研究FucP的分子转运机理，即FucP是如何通过构象变化完成对质子和L-fucose的共转运。另外，本项目还计划研究造成FucP底物选择性的分子机理。

MFS家族是已知最大的一个膜转运蛋白超家族，参与多种必要的生理活动。因此，深入理解MFS家族转运蛋白的转运机理非常重要。目前广泛认为，MFS家族转运蛋白通常在两种主要构象间切换。这两种构象分别为面向细胞外开放和面向细胞内开放的构象，分别用于摄取和释放被转运物质。岩藻糖转运蛋白FucP（fucose permease）是MFS家族成员中第一个解析出对胞外开放构象的蛋白。该蛋白共转运质子和L型岩藻糖（L-fucose），并利用前者的电化学梯度完成后者在细胞内的积累。本项目中，我们使用分子动力学模拟技术研究FucP的分子机理。根据计算机模拟和相关理论计算，结合生化实验结果，我们发现FucP利用了一个酸性残基Glu135偶联质子结合和蛋白构象变化。具体而言，Glu135结合质子后，可以触发FucP从对胞外开放构象转化为对胞内开放构象，从而完成对质子和L-fucose的共转运。另外，本项目还研究了MFS家族另外两个成员木糖转运蛋白XylE（xylose transporter）和葡萄糖转运蛋白Glut1（glucose transporter）的工作机理。