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生命科學學院生物化學與神經藥理學教授張元偉老師與耶魯大學Rudnick教授和美國國家衛生研究院Forrest高級研究員從事神經遞質轉運體結構與機理的合作研究，他們的最新研究成果近期于PNAS在線發表。廣州大學為本論文的第一完成單位，張元偉教授與Rudnick教授為共同通訊作者。

神經遞質轉運體家族在神經突觸質膜表達，控制神經遞質的作用、回收、以及傳導，對維持正常腦神經功能起重要作用。神經遞質的傳導與情緒、焦慮、認知、食欲、運動、成癮、以及睡眠等精神感知和日常生活行為有密切關聯，而介導這些神經遞質傳導的各種轉運體則為治療抑郁、焦慮、注意缺陷多動障礙、精神分裂、以及藥物成癮等多類精神疾病的主要藥物靶標。基于神經遞質轉運體重要的生理作用，轉運體的結構與功能、轉運機理、以及生理調控等方面的研究一直為膜蛋白的生物物理與生物化學、結構生物學、神經生物學、以及藥理學等領域的熱點課題之一。

甘氨酸轉運體GlyT在神經遞質轉運體家族中占有重要的地位，負責將它的基質甘氨酸從膜外到膜內的跨膜運輸。GlyT使用Na⁺與Cl^-膜內外離子濃度梯度作為驅動力，離子偶合基質的跨膜運動并協調轉運體蛋白構象的變化，從而把位于膜中心的基質和離子的結合位點交替地暴露于膜的內側或外側。他們前期的研究(Zhang, et al,PNAS, 2018)揭示了由參與基質結合的殘基、Na⁺離子以及基質組成、觸發基質與離子的偶合運動、促使神經遞質轉運體從外向構象到內向構象轉換的蛋白結構網絡。本研究以GlyT為對象，解明了神經遞質轉運體家族特有的Cl^-離子在轉運體蛋白構象轉換中的角色。在動物細胞中，Cl^-離子是最豐富的游離陰離子，執行細胞組織的基本生物學功能。神經元內Cl^-離子保障正常的神經功能，它的失衡是多類精神和神經疾病病理的基礎。

圖1.本研究鑒定出的甘氨酸轉運體中Cl^-離子的結構網絡。黑色數字代表該殘基在神經遞質轉運體的類似蛋白LeuT中位置，而紅色數字則代表相應殘基在甘氨酸轉運體的位置。

本研究得到美國NIH、國家自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金、以及廣州大學科研啟動基金項目的資助。該論文鏈接為https://www.pnas.org/content/118/10/e2017431118。