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

主要內容：中科院生物物理所的高璞團隊、張立國團隊和北京理工大學(xué)的高昂團隊在Nature雜志上發(fā)表了文章Recognition of cyclic dinucleotides and folates by human SLC19A1，報道了人源SLC19A1識別CDN、葉酸及抗葉酸等不同底物的分子基礎，揭示了其獨特且多樣的底物識別機制，并鑒定了SLC和MFS家族的全新底物識別模式。該成果為開(kāi)發(fā)新一代CDN類(lèi)藥物和抗葉酸類(lèi)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)

pEASY^?-T1 Cloning Kit (CT101)

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)物細胞天然免疫受體cGAS在感知細胞質(zhì)異常DNA信號后，催化產(chǎn)生一種特異的CDN：2'3'-cGAMP，它可以結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。除了2'3'-cGAMP外，病原菌分泌的多種CDN以及CDN類(lèi)的抗癌藥物，也都能激活STING并調節機體的免疫應答。有研究表明，溶質(zhì)載體家族蛋白SLC19A1是關(guān)鍵的CDN轉運蛋白，同時(shí)也是主要的葉酸和抗葉酸轉運蛋白，部分抗葉酸藥物被經(jīng)常用于治療一些自身免疫類(lèi)疾病。由于SLC19A1能同時(shí)對這兩類(lèi)底物進(jìn)行轉運，并且對這兩類(lèi)底物的轉運方式存在相互抑制，考慮到SLC19A1在CDN、葉酸以及抗葉酸跨膜轉運中扮演的重要角色，對SLC19A1的底物識別機制的研究將有助于SLC19A1相關(guān)疾病的機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向細胞內側開(kāi)口（inward-open）的無(wú)底物狀態(tài)電鏡結構，發(fā)現了SLC19A1是由12根跨膜螺旋組成的MFS類(lèi)型轉運蛋白，其底物通道內腔及胞質(zhì)側入口攜帶大量的正電荷，可結合并轉運帶負電荷的底物。通過(guò)對已報道的功能缺失或疾病相關(guān)突變進(jìn)行mapping，發(fā)現這些突變多會(huì )影響底物識別、轉運或蛋白自身折疊。

其次，通過(guò)對SLC19A1與不同來(lái)源的三種CDN復合物inward-open狀態(tài)的電鏡結構的解析，發(fā)現了不同來(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合于SLC19A1的正電荷內腔底部，這種底物識別方式在其他SLC或MFS家族蛋白中尚未被報道。不同CDN的二聚體單元存在明顯的構象差異，這反應了SLC19A1對不同CDN具有廣泛的包容性。

然后，通過(guò)對SLC19A1識別葉酸和抗葉酸的機制的研究，發(fā)現與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(lèi)新型抗葉酸藥物）均以單體形式結合在SLC19A1極性腔的中上部，并且指出SLC19A1對還原型葉酸的轉運效率遠高于普通葉酸是因為SLC19A1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，總結出CDN和葉酸/抗葉酸與SLC19A1的結合位點(diǎn)完全不同，但兩種底物都經(jīng)由相同的內部通道進(jìn)行轉運，因此二者之間存在競爭性抑制。發(fā)現對兩個(gè)底物結合口袋進(jìn)行系統性突變，有的突變會(huì )同時(shí)影響對兩類(lèi)底物的轉運，而有的突變只會(huì )對某一類(lèi)底物的轉運產(chǎn)生顯著(zhù)影響，為后續設計出具備底物抑制選擇性的小分子藥物提供了思路。

SLC19A1轉運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，轉化效率高達10⁹ cfu/μg DNA以上。自上市以來(lái)備受客戶(hù)喜愛(ài)，轉化效率高、產(chǎn)品性能穩定，多次榮登Cell等知名期刊。

· 生長(cháng)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、白斑篩選，12小時(shí)可見(jiàn)藍斑。

· 將過(guò)夜培養的單克隆在2 mL的LB培養基中培養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)粒擴增。

· 具有T1、T5噬菌體抗性。

pEASY^?-T1 Cloning Kit (CT101)

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(hù)喜愛(ài)，克隆效率高、產(chǎn)品性能穩定，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計酶切位點(diǎn)。

· 提供氨芐青霉素和卡那霉素兩種篩選標記，便于根據實(shí)驗選擇篩選標記。

· 提供測序引物：M13 Forward Primer，SR Primer。

· 提供Trans1-T1感受態(tài)細胞，轉化效率高，生長(cháng)速度快，確?？寺?，節約篩選時(shí)間。

全式金產(chǎn)品再一次登上Nature期刊， 證明了大家對全式金產(chǎn)品品質(zhì)和實(shí)力的認可，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(hù)”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.