酿酒酵母ABC转运蛋白Pdr5p影响细胞麦角甾醇平衡的分子机制研究

ABC转运蛋白是一个从细菌到人类细胞中普遍存在的蛋白家族。研究发现ABC转运蛋白家族成员在真核细胞中除了具有结合和排出底物分子的泵功能外，还与细胞中脂类的转运、代谢有密切关系，但是其内在的分子作用机制一直没有明确的阐述。前期的研究中，我们首次发现酿酒酵母中的ABC转运蛋白Pdr5p表达量与细胞膜麦角醇水平相关，而麦角醇作为真菌细胞中独有的甾醇成分，一直是抗真菌药物设计的最佳靶标分子，在临床治疗和药物设计上具有重要意义。本课题以酿酒酵母Pdr5p为研究对象，深入探索Pdr5p与麦角醇相互作用的分子机制，研究Pdr5p在麦角醇转运过程的功能和调控机制，系统解析Pdr5p在细胞麦角醇平衡中的生理作用，为研制创新性抗真菌药物提供理论依据。

麦角甾醇是真菌细胞膜主要的组成成分，是维持细胞正常生长所不可或缺的。我们首次证实ABC转运蛋白的表达量与酵母细胞膜中麦角甾醇的含量正相关，并对Pdr5p影响麦角甾醇平衡的机制进行了研究，通过表达谱芯片筛选，我们发现一对编码酵母特异性的未知功能蛋白的基因YAR068W and YHR214W-A的表达量与PDR5的表达量负相关。进一步的研究表明Yar068Wp/Yhr214W-p定位于线粒体，其表达水平能够显著影响细胞对两性霉素和唑类药物的抗性，调节细胞血红素的含量。线粒体提供麦角甾醇合成所必需cofacter-血红素，因此Yar068Wp/ Yhr214W-Ap能通过影响血红素的合成和转运来调节麦角甾醇的合成，最终影响细胞的耐药性。我们的研究首次在ABC转运蛋白Pdr5p、线粒体、细胞麦角甾醇代谢之间建立了较为明确的联系，清晰解释了Pdr5p影响麦角甾醇平衡的分子机制。在此基础上，我们还对Pdr5p的结构-功能关系进行了系统研究，筛选出3个关键的氨基酸位点，能够显著影响Pdr5p识别和外排底物的功能，通过分子对接较深入地解析了这些位点影响Pdr5p功能的分子机制。