谷氨酸转运体与阳离子相互作用的分子结构基础及其在转运底物过程中的构象变化

我们已经发现谷氨酸转运体D485位点参与了与Na+，K+的结合及相互作用。还有哪些位点参与了与阳离子的结合及相互作用？转运底物过程中转运体HP2与TM5及HP1与TM2之间的构象发生了怎样的变化？我们最近的研究结果发现D470位点不仅参与了与K+的结合及相互作用，而且也影响了与Na+结合能力。据此我们推测：在转运体转运底物过程中存在三个以上的Na+结合位点及一个以上K+结合位点，其中一些结合位点仅仅是瞬时性的过渡状态。本项目拟用生物化学和电生理学的方法确认新的可能的阳离子结合位点，并探讨HP2与TM5及HP1与TM2之间在谷氨酸转运体转运底物过程中的相互运动关系。揭示转运体与阳离子结合的分子结构基础及相互作用机制，阐明TM2，TM5， HP1 及HP2在转运底物过程中所负功能。对以后继续研究谷氨酸转运体的结构与功能提供一定的参考指导作用，为神经退行性疾病的防治和药物研发提供新原理、新方向。

本项目研究结果表明谷氨酸转运体GLT-1的D470位点参与了与K+, Na+的结合及相互作用。谷氨酸转运体EAAT1转运底物过程中TM5上的一些位点的液相通透性在不断发生变化，其部分位点参与了转运通道的组成。TM2和HP1上的V96及S366位点在转运循环中不同时相，其相对位置关系不断发生改变，揭示了在转运循环中担负重要角色的HP1区段和组成三聚体界面的TM2区段在EAAT1转运循环不同时相的相互位置关系。EAAT1在底物转运过程中，转运区相对三聚体界面发生了复杂的相对运动：从胞外开放转为向胞内开放变构过程中，HP1、HP2均向胞内运动，但是相对原核生物同源物GltPh而言，EAATs的HP2区段向胞内运动的程度更深，或者HP2向胞内运动的同时发生了旋转。GLT-1的TM4区段比其原核同源物GltPh多了53个氨基酸，本项目研究结果表明真核TM4区段参与了底物转运过程，在转运循环中构象发生了改变，提示真核TM4区段功能与原核之间存在较大差异。在GLT-1转运底物过程中TM5区段和HP2区段的研究发现HP2向胞内运动并不仅仅是简单的直线运动，而是伴随着旋转。本项目的研究鉴定了转运体阳离子结合位点，揭示了HP2 与TM5 及HP1 与TM2 之间在谷氨酸转运体转运底物过程中的相互运动关系。阐明了TM2，TM5， HP1 及HP2 在转运底物过程中所负功能，阐明了谷氨酸转运体转运底物的部分机制。