近日，清華大學(xué)顏寧課題組與中國疾控中心、中科院微生物組高福院士課題組合作的一項最新成果，在世界上首次解析出NPC1蛋白的清晰結構，并初步揭示了它的工作過(guò)程，從而為干預、治療罕見(jiàn)遺傳疾病“尼曼—皮克病”和埃博拉病毒打開(kāi)了新大門(mén)。

　　顏寧教授過(guò)去9年一直針對膽固醇代謝調控通路進(jìn)行系統的結構生物學(xué)與生物化學(xué)研究，高福院士一直從事包括埃博拉病毒在內的重大傳染疾病相關(guān)病毒入侵機制的結構生物學(xué)研究。他們合作的研究論文《NPC1蛋白介導膽固醇轉運和埃博拉病毒入侵的分子機制》，發(fā)表在5月26日的《細胞》雜志上。該論文在國際學(xué)術(shù)界首次報道了人源膽固醇轉運蛋白NPC1的4.4埃分辨率冷凍電鏡結構，并分析探討了NPC1和NPC2兩個(gè)蛋白協(xié)作介導細胞內膽固醇轉運的分子機制，同時(shí)為理解NPC1介導埃博拉病毒入侵的分子機制提供了分子基礎。

　　據悉，“尼曼—皮克病”是一類(lèi)因為膽固醇、鞘磷脂等脂類(lèi)代謝失常而導致的罕見(jiàn)遺傳疾病，目前還沒(méi)有有效的治療手段。NPC1異常是C型“尼曼—皮克病”的主要致病因素。過(guò)去近20年的遺傳和生化實(shí)驗發(fā)現，NPC1蛋白是膽固醇在人體細胞內不可或缺的搬運工。如果NPC1發(fā)生突變，會(huì )導致膽固醇在溶酶體中的異常堆積，從而可能導致病人肝臟、腎臟、脾臟甚至腦部的脂類(lèi)過(guò)量積累，造成這些器官發(fā)生病變，并可能致死。而要解開(kāi)NPC1突變會(huì )使膽固醇不能正常代謝的謎團，獲取NPC1的清晰結構是關(guān)鍵一步。

　　據介紹，NPC1是一個(gè)由1278個(gè)氨基酸組成并含有13次跨膜螺旋的膜蛋白。由于它的分子量過(guò)小，而且十分不穩定，利用電鏡對它進(jìn)行結構生物學(xué)研究是一個(gè)挑戰。在研究過(guò)程中，顏寧研究組開(kāi)發(fā)了一種新型的“隨機相位3D分類(lèi)”電鏡數據處理方法，從而將這一并不十分穩定的單體膜蛋白結構解析到4.4埃，并且在結構的基礎上通過(guò)生化分析初步揭示NPC1和NPC2相互識別轉運膽固醇的分子機制。此外，NPC1還是人體細胞內的埃博拉病毒受體，在埃博拉病毒的入侵過(guò)程中發(fā)揮著(zhù)不可替代的功能。顏寧課題組與高福課題組合作，解析出NPC1與GPcl結合體分辨率為6.6埃的冷凍電鏡結構，從而為進(jìn)一步研究NPC1介導的埃博拉病毒入侵機制和如何通過(guò)破壞這一識別界面進(jìn)行干預提供了分子基礎。