运用加速算法研究岩藻糖转运蛋白FucP的转运机理.doc


运用加速算法研究岩藻糖转运蛋白 FucP 的
转运机理#
刘裕峰,孙林峰,龚海鹏**
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(清华大学生命学院,北京 100084)
摘要:主要协同蛋白超家族(MFS)是一类存在于细胞膜上,广泛参与了药物抵抗、细胞代
谢和营养摄取等重要功能的蛋白质转运体,也是已知最大的次级主动转运蛋白家族之一。尽
管已有大量关于 MFS 家族的研究,目前尚不清楚该家族蛋白中底物转运的分子机理。FucP
是从原核到真核细胞中都很保守的岩藻糖转运蛋白,是目前 MFS 家族中已解析出的唯一一
个开口朝向胞外的构象,因此对该家族的研究具有十分重要的作用。本实验运用加速模拟的
方法,以 FucP 为对象,试图揭示 MFS 家族的转运机理。实验表明,除了典型的胞外开口和
胞内开口构象之外,FucP 还存在一个两端都闭合的构象(occluded)。这些构象之间的转变
并非像之前的研究提出的刚体运动,其结构域内部,特别是 N 端结构域发生了较大的结构
重排。我们的实验还证明了 E135 在底物转运和构象变化中的重要作用,并发现了 R312、
Q159 和 Y365 对构象变化的影响,提出了 FucP 中底物转运和构象变化之间耦合的可能机理。
关键词:主要转运蛋白超家族;FucP;分子动力学模拟;SGLD
中图分类号:Q615
Characterize the transport mechanism of the fucose
transporter FucP using accelerated algorithm
LIU Yufeng, SUN Linfeng, GONG Haipeng
(School of Life Science, Tsinghua University, Beijing 100084)
Abstract: Major facilitator superfamily (MFS) is one of the largest secondary transporter families,
which integrates into cell membrane and plays a critical role in drug resistance, cellular
metabolism, as well as nutrient uptake. In spite of the numerous experiments done on MFS, the
mechanism of substrate transport remains unclear on the molecular level. As the only available
outward-open structure in the MFS family, the fucose permease (FucP) is conserved from
prokaryotic to eukaryotic cells, and is therefore of great importance in elucidating the
cross-membrane transporting mechanism.