膜甾醇对人电压门控质子通道的调控

胆固醇是真核细胞膜的关键组成成分，能够增强膜稳定性并调节许多膜蛋白（包括离子通道）的功能。在我们先前利用纯化的人电压门控质子通道蛋白开展的研究中，我们表明，胆固醇通过改变其 S4 片段的构象动力学来抑制 hHv1 通道；S4 片段是感知膜电压并控制质子通透性的关键元件。在本研究中，我们结合定点突变和对接模拟，考察了胆固醇类似物的作用以及 hHv1 通道中介导胆固醇抑制的潜在位点。我们的结果表明，去甲胆固醇作为胆固醇的直接前体，能够显著减弱胆固醇的抑制作用。利用单分子荧光共振能量转移（smFRET）技术，我们进一步证明，去甲胆固醇通过促进 S4 片段处于中间态和开放态构象，从而减弱胆固醇的抑制作用。此外，我们鉴定出 hHv1 通道中多个对胆固醇抑制至关重要的残基，其中包括位于 S2 片段中的 Y141A 突变，该突变可使胆固醇抑制作用降低近 3 倍。我们的 smFRET 结果显示，Y141A 突变促进了 S4 片段的中间态构象，而这正是胆固醇抑制作用减弱的基础。与此一致的是，对接模拟也揭示出多个跨越跨膜结构域的相关残基，而非集中分布于单一局部结合口袋内。我们的研究鉴定了 hHv1 通道中介导胆固醇抑制的关键分子决定因素，并提出了一种机制，将 DHCR24 介导的去甲胆固醇与胆固醇之间的转化与许多细胞（如吞噬细胞、心肌细胞、神经元和小胶质细胞）中的 pH 稳态联系起来。

胆固醇是真核细胞膜的关键组成成分，能够促进膜稳定性，并调节许多膜蛋白的功能，包括离子通道。在我们此前使用纯化的人电压门控质子通道蛋白进行的研究中，我们表明胆固醇可通过改变其S4片段的构象动力学来抑制hHv1通道；S4片段是感知膜电压并控制质子通透的关键元件。在本研究中，我们利用定点诱变和对接模拟，考察了胆固醇类似物的作用以及hHv1通道中介导胆固醇抑制的潜在位点。我们的结果表明，去甲胆固醇作为胆固醇的直接前体，能够显著减弱胆固醇的抑制作用。利用单分子荧光共振能量转移（smFRET），我们发现去甲胆固醇通过促进S4片段处于中间态和开放态构象，从而减弱胆固醇的抑制作用。此外，我们鉴定出hHv1通道中多个对胆固醇抑制至关重要的残基，包括S2片段中的Y141A突变，该突变可使胆固醇抑制作用降低近3倍。我们的smFRET结果显示，Y141A突变促进了S4片段的中间态构象，这构成了胆固醇抑制减弱的基础。与此一致，对接模拟也揭示了多个跨膜结构域范围内的残基参与其中，而非集中于单一局部结合口袋。我们的研究鉴定了hHv1通道中介导胆固醇抑制的关键分子决定因素，并且还提出了一种机制，将DHCR24介导的去甲胆固醇与胆固醇之间的转化与许多细胞（如吞噬细胞、心肌细胞、神经元和小胶质细胞）中的pH稳态联系起来。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.20.746042v1?rss=1

🏷️ 胆固醇调控 电压门控质子通道 膜甾醇 构象动力学 smFRET 定点突变