Prestin中电机械转导的构象变化类似于Pendrin中的一种转运转变

Prestin（SLC26A5）是耳蜗外毛细胞中的一种膜蛋白，驱动对哺乳动物听觉至关重要的机电转导。与其他 SLC26 阴离子转运蛋白不同，prestin 作为一种电压依赖性的分子马达发挥作用，可在紧凑构象与扩展构象之间转换。这种构象转换与 SLC26 家族成员的转运体循环之间的关系仍不清楚。 本文中，基于紧凑态起始的多微秒分子动力学模拟揭示了向扩展态的快速、自发性转变，该扩展态类似于阴离子交换体 pendrin（小鼠来源的 SLC26A4）的内向开放构象。伴随这一转变的跨膜面积扩张局限于膜内层叶，很可能导致膜弯曲。与这一观察一致的是，当位于内层叶附近的带电残基被中和时，单位传感电荷移动减小。模拟还揭示了一种此前未被表征的紧凑构象，其类似于外向开放的 pendrin，并预测 prestin 中存在一个细胞外阴离子结合位点。事实上，在硫氰酸根阴离子存在的条件下，我们在分辨率为 3.27 埃的 prestin 冷冻电子显微镜结构中观察到了一个此前尚未解析的结合位点。 此外，与 prestin 类似，pendrin 也表现出非线性电容，这是电压依赖性构象切换的一个标志。综合来看，这些发现表明，prestin 与 pendrin 共享核心结构和功能特性，尤其是在扩展—收缩状态与转运体功能之间存在对应关系，尽管二者的转变速度可能不同。

Prestin（SLC26A5）是耳蜗外毛细胞中的一种膜蛋白，驱动对哺乳动物听觉至关重要的机电转导。与其他 SLC26 阴离子转运蛋白不同，prestin 作为一种电压依赖性的分子马达发挥功能，在紧缩与扩展两种构象之间转换。这种构象转换如何与 SLC26 家族成员的转运体循环相关，目前仍不清楚。在本研究中，从紧缩态出发的多微秒分子动力学模拟揭示了其向扩展态的快速、自发转换；该扩展态类似于阴离子交换体 pendrin（小鼠来源的 SLC26A4）的内向开放构象。伴随这一过程的跨膜面积扩张局限于膜的内侧叶，因而很可能导致膜弯曲。与这一观察一致的是，当位于内侧叶附近的带电残基被中和后，单位传感器电荷移动减小。模拟还揭示了一种此前未被表征的紧缩构象，其类似于外向开放的 pendrin，并预测了 prestin 中一个胞外阴离子结合位点。事实上，在存在硫氰酸根阴离子的条件下，我们在 prestin 的 3.27 埃冷冻电镜结构中观察到了一个此前未解析的结合位点。此外，与 prestin 类似，pendrin 也表现出非线性电容，这是电压依赖性构象切换的一个标志。综上，这些发现表明 prestin 与 pendrin 共享核心的结构与功能特性，尤其是在扩展—收缩状态与转运体功能之间存在对应关系，尽管二者的转换速度可能不同。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.06.730624v1?rss=1

🏷️ Prestin Pendrin 构象变化 电机械转导 分子动力学模拟 冷冻电镜