清華新聞網(wǎng)5月7日電 近日,，清華大學(xué)藥學(xué)院陳立功團(tuán)隊與中國科學(xué)院物理研究所,、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)等多單位合作,，在研究中首次解析了人源核黃素（維生素B2）轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白RFVT2和RFVT3與核黃素復(fù)合物的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，揭示了核黃素識別和轉(zhuǎn)運(yùn)的分子機(jī)制,，為理解相關(guān)生理過程和疾病機(jī)制提供了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),。
核黃素（維生素B2）作為許多酶的關(guān)鍵輔助因子前體，在細(xì)胞生長和功能中發(fā)揮著不可或缺的作用,。人體無法自身合成核黃素,，其攝取、分布和代謝依賴于三種核黃素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（RFVT1-3）,。然而,，科學(xué)界對于這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白如何識別和轉(zhuǎn)運(yùn)核黃素，以及RFVT3在低pH下活性增強(qiáng)的機(jī)制此前并不清楚,。
研究團(tuán)隊首先對RFVT2和RFVT3的功能特性進(jìn)行了深入研究,，發(fā)現(xiàn)它們雖對核黃素具有相似的特異性,，但pH依賴性存在明顯差異。為了進(jìn)一步探究其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地利用GFP和納米抗體作為標(biāo)記,，成功解析了RFVT2處于外向封閉狀態(tài)、RFVT3處于內(nèi)向開放狀態(tài)時與核黃素復(fù)合物的高分辨率冷凍電鏡結(jié)構(gòu),。通過結(jié)構(gòu)分析和定點突變實驗,，明確了核黃素在轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白中的結(jié)合位點及關(guān)鍵相互作用殘基，還發(fā)現(xiàn)了RFVT3中兩個酸性殘基D119和E145決定其pH 依賴性活性的重要機(jī)制,。
圖1.RFVTs識別和轉(zhuǎn)運(yùn)核黃素機(jī)制,。A-C.RFVTs向外和向內(nèi)構(gòu)象分析；D-E.pH5.5和pH7.5條件下RFVT2和RFVT3對核黃素的攝取曲線,；F.RFVTs攝取核黃素的pH依賴活性,；G-H.pH5.5和pH7.5條件下RFVT3-E145Q和D119C突變體對核黃素的攝取曲線
此外，研究人員通過分子動力學(xué)模擬,，深入探討了核黃素結(jié)合引起的構(gòu)象變化以及其在不同狀態(tài)下的結(jié)合自由能差異,。基于這些研究結(jié)果,，團(tuán)隊提出了RFVTs轉(zhuǎn)運(yùn)核黃素的“rocker-switch”機(jī)制,，完善了對其轉(zhuǎn)運(yùn)過程的理解。
圖2. RFVTs轉(zhuǎn)運(yùn)核黃素示意圖
該研究揭示了人源核黃素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制,，為深入理解核黃素代謝相關(guān)生理過程和疾病發(fā)生機(jī)制提供了理論依據(jù),，還為以RFVTs為靶點的藥物研發(fā)開辟了新的方向，有望為相關(guān)疾病的治療帶來新的策略,。
相關(guān)研究成果以“人核黃素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制”（Structure and transport mechanism of human riboflavin transporters） 為題,，于5月1日發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。
中國科學(xué)院物理研究所姜道華研究員,、清華大學(xué)藥學(xué)院陳立功教授和東北農(nóng)業(yè)大學(xué)姜巨全教授為論文共同通訊作者,；東北農(nóng)業(yè)大學(xué)和中國科學(xué)院物理研究所聯(lián)合培養(yǎng)博士生王柯、中國科學(xué)院物理研究所博士后陳慧文,、清華大學(xué)藥學(xué)院陳立功課題組博士后程麗麗（已出站）,、北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院研究員趙珺、北京望石智慧科技有限公司黃博為論文的共同第一作者,。研究得到國家自然科學(xué)基金,、北京市科學(xué)技術(shù)委員會、科技部重點研發(fā)計劃等項目的資金支持,，清華大學(xué)藥學(xué)技術(shù)中心提供了質(zhì)譜測試,。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-025-59255-7
供稿：藥學(xué)院
編輯：李華山
審核：郭玲
