科技日報北京8月27日電 （記者陸成寬）人體究竟是如何外排磷酸鹽的？這個問題一直是個謎。記者27日從中國科學院物理研究所獲悉，利用冷凍電鏡單顆粒技術，來自該所等單位的科研人員，對磷酸鹽外排蛋白XPR1的結構和功能進行了深入分析，揭示了XPR1磷酸鹽的轉運和調控機制。相關研究成果在線發表於《自然》雜志。

磷是人體含量第六的常量元素，每個成年人大約含有1千克的磷。現代研究表明，磷幾乎參與生命體所有的生理進程。

成年人每日從食物中獲取約1000毫克磷酸鹽，其中約700毫克磷酸鹽在消化系統和泌尿系統中被人體吸收，剩余的磷酸鹽通過尿液和糞便排出體外。被吸收的磷酸鹽中，有85%儲存於人體骨骼和牙齒中﹔14%進入細胞內液，維持細胞內的磷酸鹽穩態﹔約1%的磷酸鹽進入血清中，維持人體組織間的磷酸鹽穩態。

盡管磷酸鹽在人體中如此重要，但過多的磷酸鹽積累仍會引發許多不良后果，包括心血管、腫瘤、抑郁和神經元疾病等並發症。因此，將多余的磷酸鹽排出細胞外就顯得尤為重要。

“目前，科學家已經找到哺乳動物唯一的磷酸鹽外排蛋白XPR1。但是，XPR1如何在細胞上力挽狂瀾，救磷失衡細胞於‘水火’？目前學界仍然沒有搞清楚。”論文通訊作者、中國科學院物理研究所研究員姜道華坦言。

在最新的研究中，科研人員解析了XPR1處於關閉、開放和結合肌醇-6磷酸的三種不同構象的高分辨率結構。根據結構和功能結果，科研人員發現，XPR1中有三個由正電氨基酸形成的位點，利用正負電吸引的方式結合磷酸根﹔當這些磷酸根結合到XPR1后，會誘導XPR1發生構象變化，形成一個貫通細胞膜的通道，使磷酸根離子流出細胞。

該研究還發現，XPR1的結構類似於轉運蛋白，但不同於絕大多數轉運蛋白採用的交替開放的轉運機制，其採取一種新穎的類似於通道的門控機制外排磷酸根。

姜道華表示，這項研究首次闡明了SPX結構域通過結合多磷酸肌醇調節XPR1的通量，提出多磷酸肌醇感知和磷酸鹽輸出之間的耦合機制。這些發現對人體磷酸根穩態研究至關重要。

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