由清华大学生命科学学院施一公教授领导的研究团队近期在《生物物理年度评论》（Annual Review of Biophysics）发表了一篇关于继发性主动转运蛋白的综述文章，系统分析了这些转运蛋白的常见折叠结构及其共同的转运机制。该研究结合了结构生物学、生化实验和计算模拟，揭示了新发现的转运蛋白结构及其作用机制，为理解膜蛋白的能量耦合与底物识别提供了重要线索。
继发性主动转运（Secondary active transport），又称联合转运（Cotransport），是一种不依赖ATP水解，而利用其他物质主动跨膜的机制。其能量来源于共转运物质的浓度梯度，常见于肠道和肾脏细胞中，用于吸收葡萄糖、氨基酸等营养物质。这一机制在维持细胞内外物质平衡和能量代谢中起着关键作用。
研究发现，尽管不同转运蛋白的序列差异较大，但它们在折叠结构上存在显著相似性。例如，属于多药抗性转运体（MFS）、LeuT家族和NhaA家族的蛋白质，表现出类似的折叠模式。科学家们分析了这些蛋白在不同构象状态下的结构变化，发现底物结合与转运过程密切相关。尽管如此，底物识别和能量耦合的具体机制仍未完全阐明。
施一公教授团队还利用X射线晶体衍射技术，解析了能量耦合因子转运蛋白的三维结构。研究显示，转运蛋白EcfS在膜中的构象具有特殊性：其在膜内的结构状态不同于传统的“交替开启”模型（alternating access model），而是通过膜内翻转实现底物的运输。当EcfS处于垂直膜面状态时，可与底物结合，然后翻转至平行状态释放底物，再返回垂直状态完成循环。ATP水解蛋白EcfA和EcfA'通过水解ATP提供能量，驱动EcfT蛋白协助EcfS的翻转。这一发现提出了一种新型的膜转运机制，为膜蛋白的结构与功能研究提供了新思路。
这是施一公教授团队继2010年首次解析膜蛋白EcfS的晶体结构后，在能量耦合转运蛋白研究领域取得的又一重大突破，极大丰富了我们对膜转运机制的理解，为相关疾病的研究和药物开发提供了理论基础。