Cell Research：张琰青团队揭示人类有机阴离子转运多肽OATP1B1的冷冻电镜结构。

2023年9月6日，来自复旦大学生物医学研究院张琰青团队在国际学术期刊《细胞研究》上发表了标题为”Cryo-EM structures of human organic anion transporting polypeptide OATP1B1.“的研究成果，揭示人类有机阴离子转运多肽OATP1B1的冷冻电镜结构。

研究人员表示，溶质载体有机阴离子转运多肽（OATP）家族的成员可转运多种两性有机阴离子，包括内源性代谢产物和临床药物，如胆汁盐、类固醇、甲状腺激素、他汀类药物、抗生素、抗病毒药物和抗癌药物。OATP1B1在将这类物质转运到肝脏进行肝清除方面起着至关重要的作用。FDA和EMA建议对涉及OATP1B1的药物间相互作用（DDI）进行体外测试。

OATP1B1在apo状态以及与不同底物结合状态下的冷冻电镜密度图和分子模型图。

研究人员测定了人OATP1B1在外向和内向开放状态下与代表性内源性代谢物（胆红素和 3-硫酸雌酮）、一种临床药物（simeprevir）和一种荧光指示剂（2′,7′-二氯荧光素）结合的冷冻电镜结构。这些结构揭示了主要和次要底物结合口袋以及运输过程中的构象变化。

有意思的是，在OATP1B1的腔内发现了两个不同的底物结合口袋：major pocket和minor pocket，其中较大的分子, Bilirubin和simeprevir结合在major pocket，而较小的分子，E3S和DCF结合在minor pocket。通过比较不同底物与氨基酸残基所发生的相互作用，并结合分子生物学实验数据、分子动力学模拟、同源序列分析比对，研究人员发现了Tyr352，Phe356和Phe386在小分子结合和转运过程中起到了较为重要的作用。

值得注意的是，不同于OATP1B1和其他底物结合时的向外开口构象，OATP1B1与E3S结合的复合物结构展现出向内开口的构象 （图3）。通过向外开口与向内开口构象的对比，研究人员发现了底物转运过程中细胞外侧和细胞内侧一系列盐桥和疏水作用门控位点。通过结构比对，研究人员推测底物结合引发TM7局部结构变化，联动NTD、CTD之间的胞内侧螺旋ICH刚性移动，类似于门闩打开，从而引发OATP1B1在转运过程中从向外开口变为向内开口的构象变化。

结合诱变研究和分子动力学模拟，这项工作全面阐明了OATP1B1的转运机制，并为OATP1B1的DDI预测提供了结构基础，这将极大地促进人们对OATP的了解，同时OATP1B1结构的解析首次揭开了OATP家族转运蛋白的面纱，为相关的疾病治疗、药物研发提供了结构基础。

文章来源：

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