人体磷酸盐怎样维持稳态 ？中国团队最新研究破解谜团
北京8月27日电 (记者 孙自法)作为哺乳动物中现在所知唯一的磷酸盐外排卵白，XPR1怎样一马领先、以一己之力拯救磷失衡细胞于“水火之中” ？这一此前备受瞩目的未解之谜，被中国科研团队最新研究所破解。
使用冷冻电镜单颗粒手艺和磷酸根外排功效系统，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心姜道华团队最近对XPR1卵白结构和功效举行深入剖析，剖析了XPR1磷酸盐转运和调控机制，相关效果论文克日在国际著名学术期刊《自然》揭晓。
有哪些主要研究发明 ？
论文通讯作者姜道华特聘研究员先容说，最初XPR1以反转录病毒的细胞外貌受体泛起，后续研究发明，其小小卵白竟然“身兼数职”：它除了包括一个跨膜结构域外，还拥有一个普遍保存于动物、植物和微生物中“百搭”卵白SPX结构域。该“百搭”卵白作为多磷酸肌醇的感受器，实时感受细胞内因磷酸盐过量而发出“SOS”求救信号。
磷酸盐代谢涉及许多生物历程。中国科学院物理研究所/供图
XPR1从外排磷酸盐，到感知求救信号，再到救细胞于“磷”难之时，这是怎样一步步实现的 ？在本项研究中，研究团队剖析了XPR1处于关闭、开放和团结肌醇-6磷酸的三种差别构象的高区分率结构。凭证结构和功效效果，他们发明XPR1中有三个由正电氨基酸形成的位点，使用正负电吸引的方法团结磷酸根；当这些磷酸根团结到XPR1后，会诱导XPR1爆发构象转变，形成一个意会细胞膜的通道，使磷酸根离子流出细胞。
姜道华指出，XPR1卵白很是“智慧”，为阻止过多磷酸根离子的外排导致营养流失，XPR1使用自己最后一段柔性络环控制通道启齿的巨细。而SPX结构域可以通过感受细胞内磷酸肌醇的浓度来调控XPR1外排磷酸根离子的通量：当细胞内磷酸根浓度较低时，多磷酸肌醇浓度降低，SPX结构域呈动态构象，XPR1的柔性络环团结在磷酸根入口周围并降低磷酸根进入卵白的流量；当细胞内磷酸根浓度升高时，多磷酸肌醇浓度升高，SPX结构域团结多磷酸肌醇并转换为稳固构象，稳固状态的SPX结构域与柔性络环相互作用，使其远离磷酸根入口，从而增添磷酸根离子进入XPR1的流量。
由于磷酸根团结位点，柔性络环，以及SPX结构域在酵母磷酸盐转运卵白(SYG1)，植物磷酸盐转运卵白(PHO1)和其他动物中的XPR1中高度守旧，因此，研究团队推测这些卵白应该接纳类似的机制来维持磷酸盐的稳态。
研究有何意义与影响 ？
姜道华体现，他们的研究发明了XPR1的结构类似于转运卵白，可是接纳一种新颖的类似于通道的门控机制外排磷酸根，显著差别于绝大大都转运卵白接纳的交替开放的转运机制。
XPR1差别构象的结构。中国科学院物理研究所/供图
别的，该研究首次剖析了SPX结构域通过团结多磷酸肌醇调理XPR1的通量，提出多磷酸肌醇感知和磷酸盐输出之间的耦合机制，这些对人体磷酸根稳态的研究至关主要。
研究团队提醒说，本项研究只管已经取得阶段性希望，但一些要害问题仍然需要进一步研究探索。例如，XPR1作为病毒受体是怎样介导病毒入侵细胞的 ？这些问题仍然有待研究职员后续的深入研究举行解答。
为何研究人体磷平衡 ？
磷是人体含量第六多的常量元素，每个成年人约莫含有1公斤的磷。现代研究批注，磷险些加入生命体所有的心理历程：磷酸盐是骨骼和牙齿的主要因素；磷形成脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)、三磷腺苷(ATP)和磷脂分子的骨架；磷加入酸碱平衡；卵白质通过磷酸化/去磷酸化作为信号调理细胞代谢。
XPR1磷酸盐转运调理机制模子。中国科学院物理研究所/供图
由于含有大宗磷元素，人体有一套调理磷酸盐的稳态的系统，通过控制磷酸盐的吸收和外排来维持机体的磷酸盐平衡。其中，XPR1是哺乳动物中现在已知唯一的磷酸盐外排卵白。
成年人逐日从食物中获取约1000毫克磷酸盐，其中约700毫克磷酸盐在消化系统和泌尿系统中被人体吸收，剩余的磷酸盐在尿液和粪便中被倾轧体外。被吸收的磷酸盐中，有85%贮存于人体骨骼和牙齿中；14%进入细胞内液，维持细胞内的磷酸盐稳态；约1%的磷酸盐进入血清中，维持人体组织间的磷酸盐稳态。
只管磷酸盐在人体中不可或缺，但过多的磷酸盐积累仍会引发许多不良效果，包括心血管、肿瘤爆发、抑郁和神经元疾病等并发症。因此，将多余的磷酸盐倾轧细胞外就显得尤为主要。(完)
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