近日,国际顶级学术期刊《Nature》发表了一项由东北农业大学生命科学学院姜巨全教授领衔的研究团队联合中国科学院物理研究所、北京大学等多个单位完成的重要研究成果,题为Structure and mechanism of the human bile acid transporter OSTα–OSTβ的研究论文,首次成功解析了人体胆汁酸转运核心蛋白OSTα-OSTβ的高分辨率结构,并揭示了其独特的工作机制,解决了这一领域长达数十年的科学难题。这项成果不仅在胆汁酸转运的基础研究方面取得了原创性的突破,也标志着东北农业大学作为通讯作者单位,在世界顶级学术期刊《Nature》上发表论文实现了零的突破。
胆汁酸对人体消化脂肪至关重要,其“肝肠循环”的效率高达95%。在这其中,位于肠道细胞上的有机溶质转运蛋白OSTα/β起着关键作用,它控制着胆汁酸回流入肝脏的过程。一旦这个过程出现异常,将引发多种疾病。然而,关于OSTα/β如何组装及转运底物的问题一直未得到解答,直到此次研究通过冷冻电镜技术直接破解了其精细三维结构,并发现其独特的异源四聚体结构和转运胆汁酸的“口袋”。
更重要的是,研究团队通过分子动力学模拟捕捉到了胆汁酸在转运过程中经历180度翻转的动态过程,并提出了一种不同于传统认知的转运模型。这不仅为遗传性疾病的精准诊断提供了依据,也为治疗原发性胆汁性胆管炎、非酒精性脂肪性肝病等与胆汁酸稳态失衡相关疾病的药物研发奠定了理论基础。此外,这项研究还架起了连接胆汁酸代谢与肠道微生态的桥梁,为调节肠道菌群平衡、治疗相关代谢性疾病提供了新思路。
此研究是东北农业大学在“十五五”开局之年取得的一项重要成就,展示了东北农业大学在建设特色高水平研究型大学过程中突出基础学科地位、强化生物学作为支撑学科的努力和成果。研究得到了国家多个重点项目的支持,并获得了来自华中科技大学、中国科学院物理研究所等多家机构的技术指导。
本论文共同第一作者王柯为东北农业大学2025届博士毕业生(现中科院物理所与南昌大学联培博士后),主要致力于药物靶点膜蛋白的结构与功能研究,以第一作者身份在《Nature》和《Nature Communications》各发表研究论文1篇。陈慧文为东北农业大学2023届博士毕业生(现中科院物理所博士后),聚焦微生物耐盐碱机制及植物–微生物互作等方向,以第一作者或共同第一作者身份在《Nature》《Nature Communications》《Molecular Plant》和《Angewandte Chemie International Edition》等国际权威期刊发表研究论文7篇。
姜巨全教授为东北农业大学二级教授、博导,入选首届“神农英才”计划-神农青年英才,并受聘为首届青年龙江学者特聘教授。他长期围绕嗜盐/耐盐微生物在盐碱环境中的适应机制开展系统性研究,尤其聚焦钠离子转运关键膜蛋白的结构解析与分子转运机理,同时致力于嗜/耐盐微生物菌剂的研发及其在盐碱地改良中的产业化应用,并拓展至重要小分子代谢物的靶向药物开发。迄今,已在《Nature》《Nature Communications》(3篇)等高水平期刊上以第一或通讯作者身份发表学术论文36篇。
