论文题目：Structural insights into human zinc transporter ZnT1 mediated Zn2+ efflux

期刊名称：EMBO Reports

成果所有人：屈前辉

论文发表时间：2024年10月10日

致谢平台或仪器：SP8 LSCM；冷冻电镜

优秀案例分享：

本研究解析了人源ZnT1的apo，PH7.5和PH6.0等不同纯化条件下多个高分辨率冷冻电镜结构。在pH7.5环境下，不论加或不加1mM Zn2+，ZnT1二聚体都主要处于外向开口状态（outward-facing）。当在pH6.0溶液中添加1mM Zn2+时，ZnT1二聚体则呈现多种构象状态：外向/外向、外向/内向、内向/内向（inward-facing），其中每个亚基跨膜域均结合了Zn2+。采用分子动力学模拟，对跨膜域中识别Zn2+的四个重要氨基酸（H43/D47/H251/D255）进行不同组合方式的质子化，结果显示质子化D47/D255显著影响Zn2+的稳定结合，而H43或H251质子化的影响相对较小。此外，伴随着ZnT1由内向开口（inward-facing）到外向开口（outward-facing）转变，其跨膜螺旋TM2胞外侧a螺旋切换为拉长的310螺旋，促进Zn2+从结合位点释放。此外，本工作展示了内向开口的ZnT3结构，发现去垢剂分子LMNG可直接嵌入ZnT3跨膜区并接近Zn2+结合位点；同时还发现在二聚体界面处存在稳定结合的磷脂分子。这些不同于ZnT1或其他同源蛋白的结构特征的生理意义有待进一步研究。我们获得了不同状态的蛋白构象，结合生化研究和分子动力学模拟，揭示了ZnT1转运依赖质子的机制，为后续研究ZnT1介导的Zn2+调控提供结构基础。

在纯化蛋白的过程中使用上海医学院公共技术平台的高速立式冷冻离心机并使用上医电镜平台的一系列电镜 FEI Talos L120C 、Talos Arctica G2、Titan Krios G4 cryo electron microscope和Titan Krios G3 transmission electron microscope 以及冻样仪器 PELCO easiGlo instrument和Vitrobot Mark IV制备和收集冷冻蛋白样品，计算后获得高分辨率电镜结构。