ABCB10是位于線粒體内膜的ABC轉運蛋白超家族的成員，在血紅蛋白合成、抗氧化應激和線粒體鐵轉運蛋白-1中起着至關重要的作用。最近研究發現ABCB10是線粒體中膽綠素的輸出蛋白，然而ABCB10輸出膽綠素的分子機制仍不清楚。4月11日，《自然·通訊》（Nature Communications）在線刊發了華中科技大學88858cc永利官网歐陽珠清教授團隊題為“Cryo-EM structures of mitochondrial ABC transporter ABCB10 in apo and biliverdin-bound form”（線粒體ABC轉運蛋白ABCB10原型以及膽綠素結合的冷凍電鏡結構）的研究論文，該研究分别以3.67 Å和2.85 Å分辨率報告了轉運蛋白ABCB10（ABCB10-apo）和膽綠素結合形式ABCB10（ABCB10-BV）的冷凍電鏡結構。ABCB10-apo采用寬開口構象，因此可以代表apo形式結構。ABCB10-BV形成閉合構象，膽綠素位于一個單體的疏水口袋中，通過氫鍵與另一個單體相互作用。該研究還鑒定了夾在BVs中的膽固醇，膽固醇激活ABCB10的ATP酶活性以及熱穩定性。

線粒體是雙層膜細胞器，是三磷酸腺苷（ATP）及胞内有害的副産物活性氧（ROS）的主要供應來源。超氧化物和過氧化氫（H₂O₂）是線粒體中ROS的主要形式，會損害細胞，必須清除。一個已知的H₂O₂清除劑是膽紅素（BR），它可以被氧化成膽綠素（BV）。然後将BV輸出到細胞質中，在胞質通過膽綠素還原酶（BLVRA）将其還原為BR。BR具有高親脂性，可以通過被動擴散穿過線粒體膜，然後BR被H₂O₂氧化并完成循環。這個周期的一個關鍵步驟是親水性BV的外排。最近，據報道，BV通過ABC轉運蛋白ABCB10從線粒體中輸出。

圖 膽綠素（BV）-膽紅素（BR）循環

ABC轉運蛋白作為一種超大膜轉運蛋白家族，普遍存在于從細菌到人類的所有生物體中。其通過結合ATP并利用水解ATP産生的能量來跨膜運輸底物。ABC轉運蛋白可以吸收營養物質如維生素、微量金屬和生物合成前體，也可以輸出物質如甾醇，代謝物，脂質和藥物。ABC轉運蛋白的突變或功能障礙與多種疾病有關，例如糖尿病、遺傳疾病、囊性纖維化等。ABC轉運蛋白還參與腫瘤細胞的多藥耐藥性，因為它們可以輸出化療藥物。

大多數ABC轉運蛋白，尤其是輸出蛋白，起到同源二聚體的作用。每個單體包含兩部分，跨膜結構域（TMD）和核苷酸結合結構域（NBD）。位于胞質中負責ATP結合和水解的NBDs非常保守。跨膜結構域TMD不保守以适應底物的多樣性。ABCB10是ABC轉運蛋白超家族的成員，位于人類線粒體的内膜中，NBDs在線粒體基質内。它首先通過篩選紅系分化過程中受轉錄因子GATA-1調控的基因而被鑒定，并被命名為ABC-me（ABC-線粒體紅系）。後來發現它在抗氧化應激和鐵轉運蛋白的穩定中起着至關重要的作用。ABCB10對血紅蛋白合成和紅細胞生成至關重要，ABCB10敲除小鼠在妊娠第12.5天死亡。肝髒中的ABCB10缺失對肥胖小鼠免受胰島素抵抗，脂肪變性和高血糖症的保護。多藥耐藥樣蛋白1（Mdl1）是ABCB10的酵母菌同源物，被鑒定為分子量為600-2100kDa的轉運多肽。因此，假設ABCB10是一種肽轉運蛋白。最近，Shum等人證明ABCB10的底物是膽綠素（BV）。然而，膽綠素是否可以直接與ABCB10相互作用，以及ABCB10如何從線粒體中輸出膽綠素尚不清楚。

該研究報告了以apo和膽綠素結合形式的ABCB10的冷凍電鏡結構。ABCB10-BV形成閉合構象，膽綠素位于一個單體的疏水口袋中，通過氫鍵與另一個單體相互作用。該研究者還鑒定了夾在兩個BV中的膽固醇分子，并預測膽固醇可能作為ABCB10輸出BV的輔助因子。綜上所述，膽固醇有可能通過ABCB10與BV共同出口來促進ROS清除，還需要更多的研究來驗證這一假設。

華中科技大學88858cc永利官网歐陽珠清教授為論文的唯一通訊作者。該研究獲得國家自然科學基金面上項目、重大研究計劃（培育項目）等項目的資助。