Na+/Cl-依赖的转运蛋白(transporter)介导了神经元和神经胶质细胞从突触间隙吸收神经递质的过程。这类转运蛋白通过协同转运钠离子和氯离子,将神经递质逆浓度梯度转运至细胞内,从而终止神经信号传递并回收递质分子。
通过解析细菌中该类转运蛋白同源物的晶体结构,研究人员揭示了转运蛋白如何在其蛋白质孔道内特异性结合底物——亮氨酸(leucine)以及两个钠离子。晶体结构还阐明了转运蛋白的内部门阀和外部门阀的构象变化机制:内部门阀控制底物从胞外进入结合位点,外部门阀则调控底物释放至胞内。这种交替开放的“摇杆开关”模型解释了转运蛋白如何实现选择性结合与定向运输。
进一步分析表明,钠离子与转运蛋白特定残基的配位作用诱导了构象变化,从而稳定底物结合口袋;而氯离子则通过静电相互作用调节转运速率。这些发现为理解神经递质转运的分子基础提供了关键信息,并为开发针对相关神经系统疾病的药物(如抗抑郁药)提供了结构模板。
参考文献:Yamashita, A. et al. Crystal structure of a bacterial homologue of Na+/Cl--dependent neurotransmitter transporters. Nature 24 July 2005 (10.1038/nature03978)