格羅寧根大學的科學家對**用于輸入天冬氨酸的運輸復合物的結構進行了獨特的繪制。使用冷凍電子顯微鏡對蛋白質成像。結果表明運輸機工作效率很高。這特別有趣，因為類似的轉運蛋白對于人腦細胞之間的信號轉導至關重要。研究結果于2月21日發表在《自然通訊》上。
細胞利用無數的運輸蛋白將物質穿梭在它們的膜上：食物和構件被進口，**和其他廢物被出口。一個例子是天冬氨酸轉運蛋白，**用來輸入該氨基酸。格羅寧根生物分子科學與生物技術學院的Dirk Slotboom教授領導的膜酶研究小組和Albert Guskov博士領導的結構生物學小組對這種轉運蛋白進行了數年的研究，部分原因是因為它是去除人類轉運蛋白的良好模型來自突觸間隙的神經遞質谷氨酸，這是我們腦細胞工作的重要步驟。
貨梯
**膜中的天冬氨酸轉運蛋白是三聚體，這意味著三個相同的單元緊密地結合在一起形成一個復合物。從環境中提取天冬氨酸，通過細胞膜運輸并在細胞內部釋放。每單位三個鈉離子為這一轉變提供動力，這可以與貨物提舉相提并論：天冬氨酸和鈉離子與部分轉運蛋白結合，然后進入細胞。交付天冬氨酸后，它再次退出。
Slotboom解釋說：“我們以前使用X射線晶體學繪制了具有天冬氨酸的配合物的結構圖。”這些研究表明，大樓中的三個電梯始終處于同一位置。“但是，生化證據表明它們可能彼此獨立地起作用。”這就是為什么他決定在膜內部更自然的環境中研究運輸復合體的原因。這是使用冷凍電子顯微鏡完成的，這是一種創建蛋白質復合物圖像的方法。
問題
將蛋白質插入脂質雙層的小塊中，并通過一條蛋白帶將它們保持在一起。這些脂質納米盤被快速冷凍并在低溫電子顯微鏡下研究。通過組合大量圖像，以3.2-3.5埃的分辨率對運輸復合物成像。
Slotboom小組的博士后研究員，Valentina Arkhipova說：“我們所看到的與通過X射線晶體學獲得的結構有很大不同：在大多數復合體中，升降機處于不同的位置，與獨立運動一致。”紙。這就提出了為什么蛋白質會形成三聚體復合物的問題。Arkhipova：“每個單元的提升部分都需要支撐才能穿過膜。錨定在膜片內部的單個升降機可能開始擺動。但是三臺帶有相連錨的電梯形成了穩定的結構。”
泄漏
另一種可能性是，三聚體的錨固部分使圍繞它的膜片更薄，更不牢固，這使舉升機更容易通過。Slotboom解釋說：“單體只會在一側產生這種作用，因此在能量上不利。”確實，對包含轉運復合物的脂質納米圓盤的研究顯示了雙層的彎曲。
這些結構還提供了運輸系統如何防止鈉泄漏的指示。Slotboom：“升降機有一種門，當它打開時會伸出并阻止升降機移動。”運輸過程首先需要兩個鈉離子進入提升機。帶負電荷的天冬氨酸然后可以在內部結合，這使第三鈉離子進入并結合到門上，從而將門關閉。因此，升降機無法僅運輸鈉，鈉會消散跨驅動運輸的膜的鈉梯度。
大腦
Slotboom說：“這使系統非常高效”。對于**而言，這種效率可能只是很小的選擇性進化優勢。但是，對于我們大腦中類似的谷氨酸轉運蛋???，它至關重要。谷氨酸被神經細胞排泄到突觸間隙中，并激發鄰近的神經元。激勵后，必須非常快速有效地將其去除，以減少信號傳輸中的噪聲。Slotboom：“對于這個系統，至關重要的是沒有泄漏。”
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