文章信息
文章題目：Recognition of cyclic dinucleotides and folates by human SLC19A1
期刊：Nature
發(fā)表時(shí)間：2022年10月20日
主要內(nèi)容：中科院生物物理所的高璞團(tuán)隊(duì)、張立國(guó)團(tuán)隊(duì)和北京理工大學(xué)的高昂團(tuán)隊(duì)在Nature雜志上發(fā)表了文章Recognition of cyclic dinucleotides and folates by human SLC19A1，報(bào)道了人源SLC19A1識(shí)別CDN、葉酸及抗葉酸等不同底物的分子基礎(chǔ)，揭示了其獨(dú)特且多樣的底物識(shí)別機(jī)制，并鑒定了SLC和MFS家族的全新底物識(shí)別模式。該成果為開(kāi)發(fā)新一代CDN類藥物和抗葉酸類藥物提供了新思路。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41586-022-05452-z
使用TransGen產(chǎn)品：
Trans1-T1 Phage Resistant Chemically Competent Cell (CD501)
研究背景
環(huán)二核苷酸（cyclic dinucleotides，CDNs）作為一種信使分子，在自然界中廣泛存在。哺乳動(dòng)物細(xì)胞天然免疫受體cGAS在感知細(xì)胞質(zhì)異常DNA信號(hào)后，催化產(chǎn)生一種特異的CDN：2'3'-cGAMP，它可以結(jié)合并激活下游的接頭蛋白STING，進(jìn)而誘發(fā)廣譜的免疫反應(yīng)。除了2'3'-cGAMP外，病原菌分泌的多種CDN以及CDN類的抗癌藥物，也都能激活STING并調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫應(yīng)答。有研究表明，溶質(zhì)載體家族蛋白SLC19A1是關(guān)鍵的CDN轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，同時(shí)也是主要的葉酸和抗葉酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，部分抗葉酸藥物被經(jīng)常用于治療一些自身免疫類疾病。由于SLC19A1能同時(shí)對(duì)這兩類底物進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，并且對(duì)這兩類底物的轉(zhuǎn)運(yùn)方式存在相互抑制，考慮到SLC19A1在CDN、葉酸以及抗葉酸跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)中扮演的重要角色，對(duì)SLC19A1的底物識(shí)別機(jī)制的研究將有助于SLC19A1相關(guān)疾病的機(jī)理研究和潛在藥物的開(kāi)發(fā)及優(yōu)化。
文章概述
首先，文章解析了SLC19A1向細(xì)胞內(nèi)側(cè)開(kāi)口（inward-open）的無(wú)底物狀態(tài)電鏡結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了SLC19A1是由12根跨膜螺旋組成的MFS類型轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，其底物通道內(nèi)腔及胞質(zhì)側(cè)入口攜帶大量的正電荷，可結(jié)合并轉(zhuǎn)運(yùn)帶負(fù)電荷的底物。通過(guò)對(duì)已報(bào)道的功能缺失或疾病相關(guān)突變進(jìn)行mapping，發(fā)現(xiàn)這些突變多會(huì)影響底物識(shí)別、轉(zhuǎn)運(yùn)或蛋白自身折疊。
其次，通過(guò)對(duì)SLC19A1與不同來(lái)源的三種CDN復(fù)合物inward-open狀態(tài)的電鏡結(jié)構(gòu)的解析，發(fā)現(xiàn)了不同來(lái)源的三種CDN分子均是通過(guò)形成緊密且精巧的二聚體單元結(jié)合于SLC19A1的正電荷內(nèi)腔底部，這種底物識(shí)別方式在其他SLC或MFS家族蛋白中尚未被報(bào)道。不同CDN的二聚體單元存在明顯的構(gòu)象差異，這反應(yīng)了SLC19A1對(duì)不同CDN具有廣泛的包容性。
然后，通過(guò)對(duì)SLC19A1識(shí)別葉酸和抗葉酸的機(jī)制的研究，發(fā)現(xiàn)與CDN不同，5-MTHF（飲食和血液中主要存在的還原型葉酸）和PMX（一類新型抗葉酸藥物）均以單體形式結(jié)合在SLC19A1極性腔的中上部，并且指出SLC19A1對(duì)還原型葉酸的轉(zhuǎn)運(yùn)效率遠(yuǎn)高于普通葉酸是因?yàn)镾LC19A1與5-MTHF的5位甲基和8位氫原子形成了額外的相互作用。
最后，總結(jié)出CDN和葉酸/抗葉酸與SLC19A1的結(jié)合位點(diǎn)完全不同，但兩種底物都經(jīng)由相同的內(nèi)部通道進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，因此二者之間存在競(jìng)爭(zhēng)性抑制。發(fā)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)底物結(jié)合口袋進(jìn)行系統(tǒng)性突變，有的突變會(huì)同時(shí)影響對(duì)兩類底物的轉(zhuǎn)運(yùn)，而有的突變只會(huì)對(duì)某一類底物的轉(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)生顯著影響，為后續(xù)設(shè)計(jì)出具備底物抑制選擇性的小分子藥物提供了思路。
SLC19A1轉(zhuǎn)運(yùn)CDN（a）和葉酸/抗葉酸（b）概念圖及模式圖
全式金產(chǎn)品支撐
優(yōu)質(zhì)的試劑是科學(xué)研究的利器。全式金的克隆感受態(tài)細(xì)胞Trans1-T1 Phage Resistant Chemically Competent Cell (CD501)、克隆載體pEASY?-T1 Cloning Kit (CT101) 助力本次研究。
Trans1-T1 Phage Resistant Chemically Competent Cell (CD501)
經(jīng)特殊工藝制作，使用pUC19質(zhì)粒DNA檢測(cè)，轉(zhuǎn)化效率高達(dá)109 cfu/μg DNA以上。自上市以來(lái)備受客戶喜愛(ài)，轉(zhuǎn)化效率高、產(chǎn)品性能穩(wěn)定，多次榮登Cell等知名期刊。
· 生長(zhǎng)速度最快，在氨芐青霉素平板上，8-9小時(shí)可見(jiàn)克隆。
· 用于藍(lán)、白斑篩選，12小時(shí)可見(jiàn)藍(lán)斑。
· 將過(guò)夜培養(yǎng)的單克隆在2 mL的LB培養(yǎng)基中培養(yǎng)4-5小時(shí)即可進(jìn)行小量質(zhì)粒提取。
· 適用于高效的DNA克隆和質(zhì)粒擴(kuò)增。
· 具有T1、T5噬菌體抗性。
一款簡(jiǎn)單高效的克隆載體產(chǎn)品。自上市以來(lái)備受客戶喜愛(ài)，克隆效率高、產(chǎn)品性能穩(wěn)定，多次榮登Cell、Nature communications等知名期刊，助力科學(xué)研究。
產(chǎn)品特點(diǎn)：
· 快速：僅需5分鐘。
· 簡(jiǎn)單：加入片段即可。
· 高效：陽(yáng)性率高。
· 方便在目的基因上設(shè)計(jì)酶切位點(diǎn)。
· 提供氨芐青霉素和卡那霉素兩種篩選標(biāo)記，便于根據(jù)實(shí)驗(yàn)選擇篩選標(biāo)記。
· 提供測(cè)序引物：M13 Forward Primer，SR Primer。
· 提供Trans1-T1感受態(tài)細(xì)胞，轉(zhuǎn)化效率高，生長(zhǎng)速度快，確?？寺?shù)，節(jié)約篩選時(shí)間。
全式金產(chǎn)品再一次登上Nature期刊， 證明了大家對(duì)全式金產(chǎn)品品質(zhì)和實(shí)力的認(rèn)可，也完美詮釋了全式金一直以來(lái)秉承的“品質(zhì)高于一切，精品服務(wù)客戶”的理念。希望全式金未來(lái)能與更多的科研工作者并肩奮斗，用更多更好的產(chǎn)品持續(xù)助力科研。
使用Trans1-T1 Phage Resistant Chemically Competent Cell (CD501)產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：
? Zhang Q X, Zhang X Y, Zhu Y L, et al. Recognition of cyclic dinucleotides and folates by human SLC19A1[J]. Nature, 2022.
? Xia J X, Guo Z J, Yang Z Z, et al. Whitefly hijacks a plant detoxification gene that neutralizes plant toxins[J]. Cell, 2021.
? Guo C J, Ma X K, Xing Y H, et al. Distinct Processing of lncRNAs Contributes to Non-conserved Functions in Stem Cells[J]. Cell, 2020.
使用pEASY?-T1 Cloning Kit (CT101) 產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：
? Zhang Q X, Zhang X Y, Zhu Y L, et al. Recognition of cyclic dinucleotides and folates by human SLC19A1[J]. Nature, 2022.
? Wang S T, Teng D Q, Li X Y, et al. The evolution and diversification of oakleaf butterflies[J]. Cell, 2022.
? Xia J, Guo Z, Yang Z, et al. Whitefly hijacks a plant detoxification gene that neutralizes plant toxins[J]. Cell, 2021.
? Jiang Y, An X, Li Z, et al. CRISPR/Cas9‐based discovery of maize transcription factors regulating male sterility and their functional conservation in plants[J]. Plant Biotechnology Journal, 2021.
? Liu Q, Deng S, Liu B, et al. A helitron-induced RabGDIα variant causes quantitative recessive resistance to maize rough dwarf disease[J]. Nature communications, 2020.
