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近日研究发现，铁是人类最丰富的微量元素。作为某些蛋白质的辅因子，它在氧运输和代谢中起着非常重要的作用。由于铁的重要性主要体现在各种细胞的作用过程中，而它造成的伤害是由于铁可以在体内不受控制的不断积累造成的，事实上铁的吸收和存储是受严格控制的。在哺乳动物中，铁由膜运输蛋白DMT1导入细胞。一旦DMT1发生突变就会影响其传输特性，从而导致与铁相关的代谢疾病产生，如贫血和铁储存疾病血色素沉着症。
Ines Ehrnstorfer博士和她的同事们通过研究确定了第一个铁运输蛋白质的结构。他们的研究结果发表在《自然结构和分子生物学》科学杂志上。基于这些结果研究人员能够解释为什么DMT1绑定的是二价金属离子铁和锰(Fe2+ and Mn2+)，而不是钙(Ca2+)。
为了阐明离子选择性的结构基础，Ines Ehrnstorfer决定通过 x射线晶体学研究DMT1细菌同系物的结构。这些由保守氨基酸组成的运输蛋白质包含一个位于细胞膜中心的离子结合位点。“这些氨基酸其中之一的甲硫氨酸，只与过渡金属离子相互作用，而不与Ca2+相互作用。”Ehrnstorfer解释道。研究还表明，在细菌同系物和人类DMT1中，结合位点的突变削弱了离子结合力与蛋白运输作用。
“研究结果揭示了铁等过渡金属离子如何选择性的进行跨膜运输，它们提供了一种治疗铁储存疾病的DMT1特异性抑制剂发展的依据。”研究人员说。
Crystal structure of a SLC11 (NRAMP) transporter reveals the basis for transition-metal ion transport
1.Ines A Ehrnstorfer, Eric R Geertsma, Els Pardon, Jan Steyaert, Raimund Dutzler.
Members of the SLC11 (NRAMP) family transport iron and other transition-metal ions across cellular membranes. These membrane proteins are present in all kingdoms of life with a high degree of sequence conservation. To gain insight into the determinants of ion selectivity, we have determined the crystal structure of Staphylococcus capitis DMT (ScaDMT), a close prokaryotic homolog of the family. ScaDMT shows a familiar architecture that was previously identified in the amino acid permease LeuT. The protein adopts an inward-facing conformation with a substrate-binding site located in the center of the transporter. This site is composed of conserved residues, which coordinate Mn2+, Fe2+ and Cd2+ but not Ca2+ . Mutations of interacting residues affect ion binding and transport in both ScaDMT and human DMT1. Our study thus reveals a conserved mechanism for transition-metal ion selectivity within the SLC11 family.
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