多模态动力学调控胶质细胞谷氨酸转运体的活性

膜转运蛋白通过跨越脂质双层转运极性溶质，以调控细胞代谢、信号传导和药物分布。这些蛋白通过交替通路机制发挥作用，在面向细胞外、中间态和面向细胞内的构象之间循环转换。人兴奋性氨基酸转运体1（EAAT1）通过介导谷氨酸和天冬氨酸进入胶质细胞的摄取，保护神经元免受兴奋性毒性损伤。EAAT1功能缺陷会导致多种病理状态，包括癫痫和共济失调，这表明对这些转运体进行正向调节可能有助于缓解谷氨酸神经毒性。然而，开发EAAT1激活剂需要理解其构象变化的时序，而这在很大程度上仍未得到探索。 在此，我们建立了一个实验平台，将单分子福斯特共振能量转移（smFRET）用于监测实时构象动态、单转运体活性测定用于关联动态与功能，以及冷冻电子显微镜（cryoEM）用于高分辨率可视化离散构象相结合。该平台能够实时检测单个转运体分子埃尺度的运动，揭示EAAT1在快速构象动态之间夹杂着长时间停顿。慢速和快速动态可受到底物、膜组成和突变的调控，并且与特定结构状态的富集相关。我们利用该平台研究了一种与严重发作性共济失调相关的EAAT1突变，结果表明该突变通过稳定一种处于停顿状态的面向胞质构象而抑制转运。这些结果表明，多模态动态是EAAT1功能的一种内在且可调控的特征，因此也是一个潜在的治疗靶点。今后，我们的整合平台将促进对其他调控因素的研究，包括小分子和脂质调节剂对转运循环影响的研究。

膜转运蛋白通过将极性溶质跨越脂质双层转运，以调控细胞代谢、信号传导和药物分布。这些蛋白通过交替通路机制发挥作用，在面向细胞外、中间态和面向细胞内的构象之间循环。人兴奋性氨基酸转运体1（EAAT1）通过介导谷氨酸和天冬氨酸摄取进入胶质细胞，保护神经元免受兴奋性毒性损伤。EAAT1功能缺陷会导致多种病理状态，包括癫痫和共济失调，这表明对这些转运体进行正向调节可能有助于缓解谷氨酸神经毒性。然而，开发EAAT1激活剂需要理解其构象变化的时序，而这在很大程度上仍未得到探索。

在此，我们建立了一个实验平台，将单分子福斯特共振能量转移（smFRET）用于监测实时构象动力学、单转运体活性测定用于关联动力学与功能，以及冷冻电子显微镜（cryoEM）用于高分辨率可视化离散构象相结合。该平台能够实时检测单个转运体分子埃尺度的运动，揭示EAAT1在快速构象动力学与长时间暂停之间交替出现。慢速和快速动力学可受到底物、膜组成和突变的调节，并与特定结构状态的富集相关。我们利用该平台研究了一种与严重发作性共济失调相关的EAAT1突变，并表明该突变通过稳定一种暂停的面向胞质构象而抑制转运。这些结果表明，多模态动力学是EAAT1功能的一种内在且可调控的特征，因此也是一个潜在的治疗靶点。今后，我们的整合平台将有助于研究其他调控因素，包括小分子和脂质调节剂对转运循环的影响。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.29.728845v1?rss=1

🏷️ EAAT1 胶质细胞 谷氨酸转运 构象动态 单分子FRET 冷冻电镜