解码ABC转运蛋白——跨膜运输的超级家族

从细菌到人类，所有生物体内都活跃着一类关键的膜蛋白——ABC转运蛋白。作为最大的跨膜蛋白超家族之一，它们通过保守的ATP结合盒（ATP-binding cassette） 结构域水解ATP获取能量，驱动底物跨越细胞膜。

🔬 多功能运输系统

ABC转运蛋白可转运多种物质：
✅ 营养物质与代谢产物
✅ 肽类、脂质、多糖
✅ 药物及外源毒素（⚠️ 肿瘤多重耐药的核心机制）

这类蛋白参与营养吸收、渗透调节、免疫应答等关键生理过程。其功能异常直接导致多种遗传病。

典型案例：囊性纤维化患者因 CFTR蛋白（ABCC7亚型） 基因突变，导致氯离子转运障碍，引发肺部黏液积聚及呼吸衰竭。

🧬 ABC转运蛋白亚家族分类图谱

人类基因组编码 49个ABC转运蛋白，根据结构进化分为七类：

 ABC转运蛋白的结构特征

ABC转运蛋白的经典结构包括：

• 两个核苷酸结合域（NBD）：高度保守，负责结合和水解ATP，为转运提供能量。

• 两个跨膜结构域（TMD）：形成跨膜通道，负责底物识别与运输。

ABC转运蛋白三类结构构型：

1.全分子转运体

是单条多肽链，包含：
▫️ 两个核苷酸结合域（NBD）
▫️ 两个跨膜结构域（TMD）

典型排列：TMD1-NBD1-TMD2-NBD2（正向）或 NBD1-TMD1-NBD2-TMD2（反向）

2.半分子转运体

是单条多肽链，含：
▫️ 一个NBD + 一个TMD

通过同源/异源二聚化形成功能单元

3.可溶性蛋白

NBD与TMD位于不同肽链（ABCE/F亚型）

专司翻译调控等非转运功能

ABC转运蛋白转运方向

ABC转运蛋白的转运方向大致分为两类：

• 将底物从细胞内运出：广泛存在于真核和原核生物中。

• 将底物运进细胞内：主要存在于原核生物中，通常需要额外的底物结合蛋白（SBP）将底物递送至TMD。

• • 在革兰氏阴性菌中，SBP位于周质间隙。

  • 在革兰氏阳性菌和古细菌中，SBP与膜相关或与转运蛋白复合物融合。

ABC转运蛋白物种分布和数量

迄今为止, 已在人类 (Homo sapiens)基因组中发现49个ABC转运蛋白, 酵母(Saccharomyces cerevisiae)中大约有30个ABC转运蛋白, 大肠杆菌中已发现79个ABC转运蛋白成员。与其他生物相比, 植物ABC 转运蛋白数目相对较多, 以水稻(Oryza sativa)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)为代表的ABC转运蛋白家族成员多达130种以上, 这可能是植物在长期进化过程中适应复杂环境的结果。

人类健康与医学价值

🔬 Biorbyt提供科研级、高纯度的ABC蛋白的多种亚型产品，供科研人员解析这些蛋白的结构与功能机制，为攻克癌症、遗传病及耐药性问题提供新路径。

Human MDR1 protein，ABCB1[ orb623995]

Human ABCG2 protein [orb704922]

Human ABCD1 protein [orb623974]

Human ABCC1 protein [orb419225]

Human ABCG1 protein [orb605290]

Human ABCB8 protein [orb54691]

Human ABCD3 Protein [orb1477128]

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参考文献：

1.www.mdpi.com/1422-0067/26/13/6119

2.www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022283625001482?via%3Dihub

3.王晓珠,孙万梅,马义峰,韩二琴,韩丽,孙丽萍,彭再慧,王邦俊.拟南芥ABC转运蛋白研究进展[J].植物生理学报,2017,53(2):133-144