中国团队首次揭示胆汁酸关键转运蛋白OSTα/β组装与“滑梯式”转运机制

胆汁酸在人体脂肪消化中扮演重要角色。

肝脏合成的胆汁酸储存于胆囊,进食后被分泌到肠道,通过乳化作用将脂肪分解为微粒状物质,便于吸收。

为提高消化效率,约95%的胆汁酸会被重新吸收并返回肝脏,形成肝肠循环。

这一过程中,有机溶质转运蛋白OSTα/β发挥着关键作用,负责将胆汁酸从肠细胞泵入血液。

然而,长期以来,科学界对这一蛋白的组装方式和工作机制知之甚少。

OSTα/β属于溶质载体蛋白家族,具有双向转运胆汁酸和固醇类物质的功能。

当其功能异常时,会导致消化不良、胆汁淤积及肝脏损伤等严重疾病。

尽管该蛋白在调节激素、应对压力和脂肪代谢中的重要性已被广泛认识,但缺乏对其精细结构和构象变化的直观认识,成为制约相关疾病治疗的瓶颈。

这正是科研团队选择突破这一难题的原因所在。

中国科学院物理研究所姜道华团队联合北京大学雷晓光团队等多家科研机构,利用前期积累的经验和先进技术,通过冷冻电镜技术重构出OSTα/β的高分辨率三维结构。

研究发现,OSTα/β是由两个OSTα和两个OSTβ亚基组成的异源四聚体,各亚基之间相互作用紧密,确保了整体结构的稳定性。

这一发现首次明确了该蛋白的组装方式。

更具创新意义的是,研究团队提出了OSTα/β采用全新的"滑梯"转运模型。

与传统溶质载体蛋白采用的"交替访问"模型不同,OSTα/β的底物转运过程无需发生大幅度的构象变化。

相反,胆汁酸分子通过一个半嵌入膜内的底物通道,如同滑滑梯般顺利通过,从而实现从细胞内到细胞外或反向的双向转运。

转运方向则由胆汁酸跨越细胞膜的浓度梯度决定。

这一机制在整个膜转运蛋白家族中属于此前未知的独特方式。

该研究成果的理论价值和应用前景不容小觑。

从基础研究角度看,它解决了长期悬而未决的科学问题,为理解胆汁酸跨膜运输提供了全新的结构框架。

从临床应用角度看,它为针对OSTα/β的靶向药物开发奠定了坚实的理论基础。

研究团队指出,可以设计两类药物策略:一是开发"激动剂",通过稳定正确的蛋白构象来增强其功能,用于治疗因转运不足引发的疾病;二是设计高选择性"抑制剂",用于特定类型胆汁淤积的治疗。

这些策略的实施将为相关疾病的精准干预开辟全新可能性。

此外,该研究对理解疾病发生的结构基础、指导药物沉积和预测药物间相互作用等方面也具有重要参考价值。

随着后续研究的深入和转化医学的推进,这一基础科学成果有望在临床实践中发挥越来越重要的作用。

这项原创性研究不仅展现我国在结构生物学领域的国际竞争力,更标志着人类对生命基本过程的认知又迈出关键一步。

随着基础研究与临床应用的深度融合,未来或将改写胆汁酸相关疾病的诊疗范式,为健康中国战略实施提供重要科技支撑。