生命學院隋森芳院士課題組發(fā)文報道人源NPC1L1介導 細胞膽固醇吸收的分子機制
心血管疾病是目前全球發(fā)病率和死亡率最高的疾病之一，血液中的膽固醇（Cholesterol）水平升高是導致動脈粥樣硬化和冠心病等心血管疾病的主要因素。研究表明食物中的膽固醇主要是通過位于小腸絨毛上皮細胞中的Niemann-Pick C1-like 1（NPC1L1）蛋白來轉(zhuǎn)運進細胞的，NPC1L1也是降脂藥物依則替米貝（Ezetimibe）的作用靶點。然而一直以來人們對于NPC1L1介導的膽固醇吸收機制和EZE對于NPC1L1的抑制機制仍不是很清楚，這也限制了進一步的降脂藥物的優(yōu)化與設(shè)計。
2021年7月17日，清華大學生命科學學院隋森芳院士課題組在Science Advances 上在線發(fā)表了題為：“人NPC1L1介導膽固醇吸收機制的結(jié)構(gòu)研究 (Structural insights into the mechanism of human NPC1L1-mediated cholesterol uptake)” 的研究論文。通過結(jié)構(gòu)生物學、細胞生物學以及生物化學等手段，闡明了NPC1L1感應膽固醇的機制和Ezetimibe的抑制機理，為進一步降脂藥物的開發(fā)提供了重要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
隋森芳團隊解析了全長NPC1L1在Apo狀態(tài)，N端截短的NPC1L1在Apo狀態(tài)、膽固醇富集狀態(tài)、以及結(jié)合Ezetimibe狀態(tài)的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，分辨率分別達到了3.0 ?，3.2 ?、2.7 ?和3.5 ?。通過結(jié)構(gòu)比對他們發(fā)現(xiàn)：NPC1L1蛋白中的甾醇敏感結(jié)構(gòu)域（SSD）可以通過結(jié)合不同數(shù)量的膽固醇分子來響應膽固醇水平的變化。當膽固醇水平升高時，SSD結(jié)合更多的膽固醇分子，進而觸發(fā)SSD中由膽固醇分子、磷脂小分子、胞內(nèi)Loop 3-4 及 Loop 7-8所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)簇（Cluster）的形成。而當加入Ezetimibe后，Ezetimibe結(jié)合到NPC1L1的中心neck區(qū)，其一個苯環(huán)深入進跨膜區(qū)，導致SSD的形變，從而破壞結(jié)構(gòu)簇，抑制NPC1L1的功能。研究人員進一步通過構(gòu)建Loop 3-4和Loop 7-8的突變體，并利用細胞生物學實驗證實了該結(jié)構(gòu)簇對于NPC1L1介導的膽固醇的吸收至關(guān)重要。這些結(jié)果為進一步深入研究NPC1L1的功能和Ezetimibe的作用機制提供了依據(jù)，并對開發(fā)新型膽固醇吸收抑制劑具有重要的意義。
清華大學生命科學學院隋森芳院士和孫珊副研究員為本文共同通訊作者。南方科技大學高級研究學者胡苗清（原清華大學博士后）、清華大學博士后楊帆、清華大學博士生黃雅文為本文的共同第一作者。清華大學博士生游鑫和清華大學博士后劉德生也為本研究做出了重要貢獻。國家蛋白質(zhì)科學研究（北京）設(shè)施清華基地冷凍電鏡平臺和計算平臺為數(shù)據(jù)收集和處理提供了支持。膜生物學國家重點實驗室、北京市結(jié)構(gòu)生物學高精尖創(chuàng)新中心、北京市生物結(jié)構(gòu)前沿研究中心、科技部、國家自然科學基金等為本研究提供了經(jīng)費支持。
論文鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/7/29/eabg3188
NPC1L1在膽固醇富集狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)。A 冷凍電子密度圖。B 原子模型。虛線方框所示為由膽固醇分子、磷脂小分子、胞內(nèi)Loop 3-4 及 Loop 7-8所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)簇（Cluster）。
版權(quán)與免責聲明：本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權(quán)負責。如涉及侵權(quán)，請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com