細胞內的能量貨幣ATP主要由線粒體產生，但占據細胞巨大體積的內質網（ER）卻無法自主合成ATP。這個"能量黑洞"必須從胞質輸入ATP才能驅動蛋白折疊、質量控制等關鍵過程。過去30年，科學家們一直在尋找內質網的ATP轉運通道，曾先后提出多個候選蛋白又被否定。2018年有研究推測SLC35B1（又稱AXER）可能是真正的ATP轉運體，但這個屬于核苷酸糖轉運體（NST）家族的蛋白，其真實功能和分子機制始終成謎。

瑞典斯德哥爾摩大學David Drew團隊聯(lián)合日本京都大學等機構，通過多學科方法破解了這一難題。研究發(fā)現(xiàn)SLC35B1 knockout細胞表現(xiàn)出與必需轉運體類似的生長缺陷，證實其生理重要性。冷凍電鏡捕捉到該蛋白結合ATP類似物AMP-PNP和ADP的7種構象，分辨率最高達2.85 ?，首次完整呈現(xiàn)了轉運循環(huán)中所有主要狀態(tài)。

研究采用四大關鍵技術：1）基于CRISPR-Cas9的基因組篩選確定SLC35B1的必需性；2）熱遷移實驗和飽和轉移差示核磁共振（STD NMR）驗證底物特異性；3）構建抗體-Fv-MBP融合標記物解決小蛋白冷凍電鏡成像難題；4）脂蛋白體重建體系測定轉運動力學參數(shù)（Km=3.4 μM，kcat=12 min-1）。

【功能特征驗證】
熱穩(wěn)定實驗顯示SLC35B1特異性結合ATP/ADP（ΔTm增加5.2-5.3°C），而幾乎不結合UDP-半乳糖（ΔTm僅0.3°C）。脂蛋白體實驗證實其嚴格遵循ATP/ADP交換模式，對ATP的Km值與早期粗提ER微球體數(shù)據一致。競爭實驗表明CTP/UTP也能較弱競爭結合，但GTP因核苷堿基親水性過高而幾乎無結合。

【結構解析突破】
冷凍電鏡結構顯示SLC35B1采用藥物代謝轉運體（DMT）折疊而非線粒體ADP/ATP載體的SLC25折疊。關鍵的TM4螺旋在K117-P212處斷裂形成獨特TM4a-TM4b柔性區(qū)。獲得Q113F突變體（ΔTm提升至6.6°C）使分辨率提升至3.0 ?，清晰觀察到ATP類似物罕見的環(huán)形構象。

【逐步移位機制】

比較胞質面向（inward-facing）和ER腔面向（outward-facing）結構發(fā)現(xiàn)：1）腺嘌呤通過I257/V261/C269疏水斑塊錨定；2）TM8-TM9門控螺旋閉合使核苷酸垂直移位6.5 ?；3）R276在TM9上形成旋轉支點，K120/K117在TM4b動態(tài)協(xié)調磷酸基團。這種"先結合后移位"機制突破了傳統(tǒng)搖滾開關（rocker-switch）模型，解釋了大分子兩親性底物的轉運難題。

【生理意義】
該研究終結了30年來關于ER如何獲取ATP的爭論，揭示SLC35B1/SLC35B2亞家族可能進化出相似機制轉運不同腺苷衍生物。內質網ATP供應與線粒體功能直接關聯(lián)，為探索代謝疾?。ㄈ缫葝u素抵抗中觀察到的線粒體-ER接觸異常）提供了新視角。結構解析的Q113F和E33A等突變體為開發(fā)特異性調節(jié)劑奠定基礎，可能應用于蛋白質穩(wěn)態(tài)紊亂相關疾病的干預策略。

這項研究不僅發(fā)現(xiàn)了一個關鍵細胞器的能量供應途徑，更開創(chuàng)性地展示了兩親性大分子底物的非典型轉運機制。正如作者指出，該發(fā)現(xiàn)與線粒體ADP/ATP載體SLC25A4的逐步轉運假說形成有趣呼應，暗示自然界可能趨同演化出類似的復雜分子解決方案。(子科生物報道）