乙酰輔酶A作為細(xì)胞內(nèi)核心代謝樞紐分子，具有雙重生物學(xué)功能：在物質(zhì)代謝層面，它是連接分解代謝（如三羧酸循環(huán)）與合成代謝（如脂肪酸、膽固醇生物合成）的核心中間體；在表觀調(diào)控層面，它作為通用乙?；w參與蛋白質(zhì)和糖脂修飾。該分子因攜帶強(qiáng)負(fù)電荷且分子量較大（809Da），其跨膜運(yùn)輸及亞細(xì)胞區(qū)室（胞質(zhì)、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等）的特異性分布嚴(yán)格依賴轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白系統(tǒng)調(diào)控。

SLC33A1（AT-1）是目前唯一已知的乙酰輔酶A跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜。該蛋白通過(guò)介導(dǎo)乙酰輔酶A從胞質(zhì)向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的定向轉(zhuǎn)運(yùn)，調(diào)控分泌蛋白和膜蛋白的乙?；揎椯|(zhì)量控制系統(tǒng)及神經(jīng)節(jié)苷脂代謝網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)折疊成熟、細(xì)胞程序性死亡等關(guān)鍵生理過(guò)程。其功能異常已被證實(shí)與神經(jīng)退行性病變、腫瘤以及細(xì)胞衰老等病理過(guò)程密切相關(guān)，并成為新型治療策略開(kāi)發(fā)的重要靶標(biāo)。

2025年4月10日，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院張哲研究員課題組在《細(xì)胞發(fā)現(xiàn)》（Cell Discovery）發(fā)表題為“Mechanistic insights into the acetyl-CoA recognition by SLC33A1”的研究論文。研究團(tuán)隊(duì)綜合利用冷凍電鏡單顆粒分析技術(shù)、分子動(dòng)力學(xué)模擬及轉(zhuǎn)運(yùn)功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，首次闡明SLC33A1蛋白識(shí)別與轉(zhuǎn)運(yùn)乙酰輔酶A的分子機(jī)制。

SLC33A1識(shí)別底物乙酰輔酶A的分子機(jī)制

結(jié)構(gòu)生物學(xué)分析揭示，SLC33A1在胞質(zhì)側(cè)開(kāi)放（cytoplasm-facing）構(gòu)象下展現(xiàn)出典型的MFS超家族折疊特征（圖a）。乙酰輔酶A分子以彎曲構(gòu)型嵌入轉(zhuǎn)運(yùn)通道的中央空腔，其3’-磷酸化ADP頭部通過(guò)與Tyr225、Asn229、Tyr390和Tyr418等關(guān)鍵殘基形成的氫鍵網(wǎng)絡(luò)和π-π堆積作用實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定結(jié)合，而泛酸-巰基乙胺尾部則表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)柔性（圖b、c）。這種“剛性錨定-柔性適配”的結(jié)合模式通過(guò)點(diǎn)突變轉(zhuǎn)運(yùn)實(shí)驗(yàn)和分子動(dòng)力學(xué)模擬得到了驗(yàn)證。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步整合AlphaFold3預(yù)測(cè)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面?zhèn)龋╨umen-facing）構(gòu)象模型和分子動(dòng)力學(xué)模擬，構(gòu)建了完整的轉(zhuǎn)運(yùn)循環(huán)模型，揭示了SLC33A1通過(guò)構(gòu)象變化實(shí)現(xiàn)乙酰輔酶A從胞質(zhì)側(cè)結(jié)合到腔面?zhèn)柔尫诺膭?dòng)態(tài)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。

該研究首次在原子層面闡明了SLC33A1的底物識(shí)別機(jī)制，不僅為深入理解乙酰輔酶A跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的分子基礎(chǔ)提供了關(guān)鍵證據(jù)，更為開(kāi)發(fā)針對(duì)相關(guān)疾病的特異性調(diào)控藥物奠定了堅(jiān)實(shí)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

張哲為本文通訊作者，前沿交叉學(xué)科研究院2020級(jí)博士生周棟為本文第一作者。北京大學(xué)定量生物學(xué)中心陳楠浩博士、宋晨研究員及生命科學(xué)學(xué)院同位素平臺(tái)黃士堂博士為本文作出重要貢獻(xiàn)。

本研究獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心、膜生物學(xué)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院及成都前沿交叉生物技術(shù)研究院創(chuàng)新基金的資助，并依托北京大學(xué)冷凍電鏡平臺(tái)及生命科學(xué)學(xué)院公共儀器中心鳳凰工程蛋白質(zhì)平臺(tái)的技術(shù)支持。

來(lái)源：北京大學(xué)