2023年9月6日，來(lái)自復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院張琰青團(tuán)隊(duì)在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞研究》上發(fā)表了標(biāo)題為”Cryo-EM structures of human organic anion transporting polypeptide OATP1B1.“的研究成果，揭示人類(lèi)有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽OATP1B1的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)。

研究人員表示，溶質(zhì)載體有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽（OATP）家族的成員可轉(zhuǎn)運(yùn)多種兩性有機(jī)陰離子，包括內(nèi)源性代謝產(chǎn)物和臨床藥物，如膽汁鹽、類(lèi)固醇、甲狀腺激素、他汀類(lèi)藥物、抗生素、抗病毒藥物和抗癌藥物。OATP1B1在將這類(lèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到肝臟進(jìn)行肝清除方面起著至關(guān)重要的作用。FDA和EMA建議對(duì)涉及OATP1B1的藥物間相互作用（DDI）進(jìn)行體外測(cè)試。

OATP1B1在apo狀態(tài)以及與不同底物結(jié)合狀態(tài)下的冷凍電鏡密度圖和分子模型圖。

研究人員測(cè)定了人OATP1B1在外向和內(nèi)向開(kāi)放狀態(tài)下與代表性內(nèi)源性代謝物（膽紅素和 3-硫酸雌酮）、一種臨床藥物（simeprevir）和一種熒光指示劑（2′,7′-二氯熒光素）結(jié)合的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)揭示了主要和次要底物結(jié)合口袋以及運(yùn)輸過(guò)程中的構(gòu)象變化。

有意思的是，在OATP1B1的腔內(nèi)發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)不同的底物結(jié)合口袋：major pocket和minor pocket，其中較大的分子, Bilirubin和simeprevir結(jié)合在major pocket，而較小的分子，E3S和DCF結(jié)合在minor pocket。通過(guò)比較不同底物與氨基酸殘基所發(fā)生的相互作用，并結(jié)合分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分子動(dòng)力學(xué)模擬、同源序列分析比對(duì)，研究人員發(fā)現(xiàn)了Tyr352，Phe356和Phe386在小分子結(jié)合和轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中起到了較為重要的作用。

值得注意的是，不同于OATP1B1和其他底物結(jié)合時(shí)的向外開(kāi)口構(gòu)象，OATP1B1與E3S結(jié)合的復(fù)合物結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出向內(nèi)開(kāi)口的構(gòu)象 （圖3）。通過(guò)向外開(kāi)口與向內(nèi)開(kāi)口構(gòu)象的對(duì)比，研究人員發(fā)現(xiàn)了底物轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中細(xì)胞外側(cè)和細(xì)胞內(nèi)側(cè)一系列鹽橋和疏水作用門(mén)控位點(diǎn)。通過(guò)結(jié)構(gòu)比對(duì)，研究人員推測(cè)底物結(jié)合引發(fā)TM7局部結(jié)構(gòu)變化，聯(lián)動(dòng)NTD、CTD之間的胞內(nèi)側(cè)螺旋ICH剛性移動(dòng)，類(lèi)似于門(mén)閂打開(kāi)，從而引發(fā)OATP1B1在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中從向外開(kāi)口變?yōu)橄騼?nèi)開(kāi)口的構(gòu)象變化。

結(jié)合誘變研究和分子動(dòng)力學(xué)模擬，這項(xiàng)工作全面闡明了OATP1B1的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，并為OATP1B1的DDI預(yù)測(cè)提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，這將極大地促進(jìn)人們對(duì)OATP的了解，同時(shí)OATP1B1結(jié)構(gòu)的解析首次揭開(kāi)了OATP家族轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的面紗，為相關(guān)的疾病治療、藥物研發(fā)提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

文章來(lái)源：

Shan, Ziyang, Yang, Xuemei et al, Cryo-EM structures of human organic anion transporting polypeptide OATP1B1. DOI: 10.1038/s41422-023-00870-8, Cell Research 最新IF：20.057