Cell Research：張琰青團隊揭示人類有機陰離子轉運多肽OATP1B1的冷凍電鏡結構。

2023年9月6日，來自復旦大學生物醫學研究院張琰青團隊在國際學術期刊《細胞研究》上發表了標題為”Cryo-EM structures of human organic anion transporting polypeptide OATP1B1.“的研究成果，揭示人類有機陰離子轉運多肽OATP1B1的冷凍電鏡結構。

研究人員表示，溶質載體有機陰離子轉運多肽（OATP）家族的成員可轉運多種兩性有機陰離子，包括內源性代謝產物和臨床藥物，如膽汁鹽、類固醇、甲狀腺激素、他汀類藥物、抗生素、抗病毒藥物和抗癌藥物。OATP1B1在將這類物質轉運到肝臟進行肝清除方面起著至關重要的作用。FDA和EMA建議對涉及OATP1B1的藥物間相互作用（DDI）進行體外測試。

OATP1B1在apo狀態以及與不同底物結合狀態下的冷凍電鏡密度圖和分子模型圖。

研究人員測定了人OATP1B1在外向和內向開放狀態下與代表性內源性代謝物（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）結合的冷凍電鏡結構。這些結構揭示了主要和次要底物結合口袋以及運輸過程中的構象變化。

有意思的是，在OATP1B1的腔內發現了兩個不同的底物結合口袋：major pocket和minor pocket，其中較大的分子, Bilirubin和simeprevir結合在major pocket，而較小的分子，E3S和DCF結合在minor pocket。通過比較不同底物與氨基酸殘基所發生的相互作用，并結合分子生物學實驗數據、分子動力學模擬、同源序列分析比對，研究人員發現了Tyr352，Phe356和Phe386在小分子結合和轉運過程中起到了較為重要的作用。

值得注意的是，不同于OATP1B1和其他底物結合時的向外開口構象，OATP1B1與E3S結合的復合物結構展現出向內開口的構象 （圖3）。通過向外開口與向內開口構象的對比，研究人員發現了底物轉運過程中細胞外側和細胞內側一系列鹽橋和疏水作用門控位點。通過結構比對，研究人員推測底物結合引發TM7局部結構變化，聯動NTD、CTD之間的胞內側螺旋ICH剛性移動，類似于門閂打開，從而引發OATP1B1在轉運過程中從向外開口變為向內開口的構象變化。

結合誘變研究和分子動力學模擬，這項工作全面闡明了OATP1B1的轉運機制，并為OATP1B1的DDI預測提供了結構基礎，這將極大地促進人們對OATP的了解，同時OATP1B1結構的解析首次揭開了OATP家族轉運蛋白的面紗，為相關的疾病治療、藥物研發提供了結構基礎。

文章來源：

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