
北京时间8月26日23时,顶学术期刊《自然》(Nature)在线发表了科学院上海药物研究所徐华强团队的新研究成果。研究团队利用冷冻电镜技术,次解析了人源糖鞘脂成关键酶UGCG在8种不同工作状态下的分辨率三维结构,系统揭示了这“看门酶”如何同时抓取两种“格”截然相反的原料完成催化反应,并意外发现了个仅存在于灵长类动物(包括人类)中的精细“调节开关”。值得提的是,这也是徐华强团队2026年发表的三篇《自然》论文。
细胞的“标签系统”与它的“总闸门”
人体由数十万亿个细胞组成,每个细胞外层都包裹着层薄薄的细胞膜。细胞膜上镶嵌着大量糖鞘脂分子——它们就像细胞“外衣”上的徽章和标签,帮助不同的细胞彼此识别、传递信号,维持经系统和疫系统的正常运转。人体内的糖鞘脂多达400余种,结构千变万化,但都以同种叫作“经酰胺”的分子为骨架,再像搭积木样接上不同的糖基。这套“标签系统”旦出乱子,就可能引发——糖鞘脂代谢异常与戈谢病、法布里病、泰-萨克斯病等溶酶体贮积病密切相关,也与帕金森病等经退行、代谢和有关。数百种糖鞘脂虽然形态各异,却共享同个生产起点。在细胞内部个叫作“尔基体”的加工车间里,有种酶——UDP-葡萄糖经酰胺葡萄糖基转移酶,简称UGCG。它的工作看似简单却为关键:把分子葡萄糖“贴”到经酰胺上,生成葡萄糖基经酰胺——而这正是400多种复杂糖鞘脂共同的“原坯”。UGCG就像整条生产线的“看门人”:它决定经酰胺是留在原地,还是被送入庞大的糖鞘脂加工网络。正因扼守着这唯的入口,它的活稍有变化,就会对细胞膜的组成和信号传递产生放大式的影响。也正因如此,UGCG是个具价值的药物靶点——对某些因糖鞘脂过度堆积而致病的患者,种疗思路是抑制UGCG、从源头减少产量,这种“底物减少疗法”已有多个药物获批或进入临床试验。尽管UGCG如此重要,科学过去却直“看不清”它长什么样、怎么干活。它个头不大,又嵌在膜里,难研究。棘手的是,它要处理的两种原料“格”相反:UDP-葡萄糖溶于水,待在细胞质里;经酰胺却是油的,藏在细胞膜中。它究竟如何把这两种“井水不犯河水”的分子凑到起完成反应?反应需不需要金属离子帮忙?周围的膜环境会不会影响它?现有药物又分别是怎么把它关掉的?这些基本的问题,长期没有答案。
糖鞘脂成“看门酶”UGCG通过两个不同的底物通路协调胞质侧UDP-葡萄糖和膜内经酰胺完成催化;不同类型UGCG抑制剂则通过占据糖供体口袋或经酰胺通道实现药物调控北京护角胶价格。
这次,徐华强团队借助冷冻电镜技术,结定量酶学实验、定点突变、药理分析和计机分子动力学模拟,举捕捉到完整人源UGCG在8种不同工作状态下的分辨率结构,整体分辨率达到2.9到3.4埃(Å),系统回答了这些问题。
跨越水与油的边界:UGCG的工作奥秘
研究中,个难题是两种原料如何相遇。结构显示,UGCG用几段跨膜螺旋把自己牢牢锚定在膜上,保温护角专用胶而真正干活的催化中心恰好停在水(细胞质)与油(膜)的交界处。它由此形成两条不同的“进料通道”:水溶的UDP-葡萄糖从细胞质侧进入亲水口袋;油的经酰胺则从膜内侧横向滑入条疏水通道。两条通道终在催化中心汇。UGCG并非被动地在溶液里“捞”原料,而是巧妙利用自己横跨膜的身形,把水相里的糖和膜里的脂“空间对接”起来。二个难题是不依赖金属离子如何完成催化。许多同类的糖基转移酶都需要镁或锰等金属离子来“搭桥”,但UGCG给出了出人意料的答案——不需要。研究发现,多个带正电的精氨酸残基像个“正电摇篮”,稳稳兜住原料上带负电的磷酸基团,替代了金属离子的作用。酶学实验证实,论加镁、加锰,还是用螯剂把金属“扣走”,UGCG的催化率都相差几。三个难题是细胞膜本身是否参与调控。研究者在结构中发现了处与磷脂吻的额外密度,并通过筛选发现:种叫作“磷脂酰丝氨酸”(PS)的膜脂能明显改变UGCG的活。分析表明,PS可能会挤进经酰胺本该走的那条通道,形成种“占着位置却不干活”的状态,可能起到类似“刹车”的调节作用。这意味着,细胞膜不只是被动的反应背景板——局部膜脂的成分本身,可能就在参与调节糖鞘脂的成速度。
灵长类特有的“门闩”与药物设计
在度保守的核心机制之外,研究还带来处惊喜。在催化口袋附近,有个叫作Y196(酪氨酸196)的氨基酸残基北京护角胶价格,它会随着不同工作状态“翻转”:当UDP-葡萄糖结时,它翘起来、部分挡住通道;当经酰胺结时,它又转下去、让出空间。它就像道会开的“门闩”,控制着油原料能否顺利进入。
灵长类特有的“门闩”Y196
有意思的是进化线索:在哺动物演化过程中,这个位点从个较小的丝氨酸逐渐变成较大的酪氨酸,并在灵长类(包括人类)中稳定保留。实验显示,如果把人的Y196换回丝氨酸,酶反而对经酰胺“亲和”、反应快——说明这个“门闩”平时其实起着适度“限流”、精细调节反应速度的作用。研究还解析了UGCG与多种代表抑制剂结的结构。依利格鲁司他和ibiglustat主要堵住经酰胺进入的那条疏水通道;米格鲁特则结在靠近UDP-葡萄糖的侧,从另头干扰反应。两类药分别对应两种策略:种“堵住脂的入口”,种“扰乱糖的侧”。这些分辨率结构为设计、选择的新型药物提供了直接模板。
UGCG“工作循环”及药物抑制机制的示意模型
“研究通过多个工作状态的结构,把UGCG的工作过程拆解成连串清晰的分子事件,次为UGCG搭起了完整的结构与机制框架,也为理解人体糖鞘脂稳态以及针对相关开发的干预手段下了新基础。”徐华强研究员告诉记者。
该研究的共同作者为吴灿荣、金三珊,共同通讯作者为徐华强、蒋轶、吴灿荣。冷冻电镜数据在上海市峰电镜中心完成采集。相关词条:铁皮保温施工 隔热条设备 锚索 离心玻璃棉 万能胶生产厂家
奥力斯 pvc管道管件胶批发 联系人:王经理 手机:15226765735(微信同号) 地址:河北省任丘市北辛庄乡南代河工业区
1.本网站以及本平台支持关于《新广告法》实施的“极限词“用语属“违词”的规定,并在网站的各个栏目、产品主图、详情页等描述中规避“违禁词”。
2.本店欢迎所有用户指出有“违禁词”“广告法”出现的地方,并积极配合修改。
3.凡用户访问本网页,均表示默认详情页的描述北京护角胶价格,不支持任何以极限化“违禁词”“广告法”为借口理由投诉违反《新广告法》,以此来变相勒索商家索要赔偿的违法恶意行为。