中國科學技術(shù)大學微尺度物質(zhì)科學國家研究中心和生命科學與醫(yī)學部陳宇星教授、周叢照教授、孫林峰教授課題組合作，利用冷凍電鏡技術(shù)解析了人類膽汁鹽外排蛋白ABCB11的近原子分辨率三維結(jié)構(gòu)，為深入理解該類膜蛋白的轉(zhuǎn)運機制以及其突變引發(fā)的致病機理提供了基礎。該研究成果在線發(fā)表在《Cell Research》上。

研究表明，膽小管上的ABC膜轉(zhuǎn)運蛋白ABCB11是膽汁鹽外排到膽小管中最重要的蛋白。該蛋白編碼基因突變會導致各種膽汁淤積病癥。自發(fā)現(xiàn)該基因的近20多年來，對ABCB11的研究報道持續(xù)不斷，但人們對該蛋白轉(zhuǎn)運膽汁鹽的機理仍然不清楚。作者借助冷凍電鏡技術(shù)解析了該蛋白開放狀態(tài)下的3.5 ? 高分辨率的三維結(jié)構(gòu)。該蛋白由1321個氨基酸殘基組成，以單體的形式發(fā)揮功能。結(jié)構(gòu)上包含兩個彼此靠近的跨膜結(jié)構(gòu)域（TMD）和兩個分開的胞內(nèi)核算結(jié)合結(jié)構(gòu)域（NDB）以及一個N端的α螺旋，整體呈現(xiàn)對肝細胞內(nèi)開放的構(gòu)象。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)提供的三維空間信息，作者對臨床上該蛋白的突變體致病機理進行了分析。作者發(fā)現(xiàn)，臨床樣本的突變會破壞蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的相互作用，或者使蛋白錯誤折疊，導致蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運功能降低或者完全喪失，最終引發(fā)相關(guān)疾病。作者還對一系列膽汁鹽以及兩種抑制劑（利福平、格列本脲）的刺激ATP水解活性的進行了驗證，發(fā)現(xiàn)利福平和格列本脲以競爭方式抑制該蛋白的活性，這也是服用這類藥物導致肝損傷的主要原因之一。