Immunity
TAP蛋白的核苷酸依赖构象变化驱动肽段输出

小赛推荐：

该研究通过冷冻电镜技术解析了TAP异源二聚体在多个功能状态下的结构，揭示了ATP结合与水解如何调控肽段的单向跨膜转运，为抗原呈递机制及病毒免疫逃逸研究提供关键结构基础。

 

文献概述
本文《TAP蛋白的核苷酸依赖构象变化驱动肽段输出》，发表于《Immunity》杂志，回顾并总结了抗原加工相关转运体（TAP）在适应性免疫中的核心作用。TAP作为ATP结合盒（ABC）转运体家族成员，负责将胞质中蛋白酶降解产生的抗原肽段跨膜转运至内质网，用于MHC-I分子加载。研究还揭示了TAP在不同构象状态下的结构变化，包括向内与向外开放状态，以及ATP结合与水解如何影响肽段释放。文章提供了一个完整的结构框架，用于理解TAP介导的单向转运、钒酸盐捕获及反式抑制等机制，为抗原呈递障碍相关疾病及病毒免疫逃逸机制的研究提供结构基础。

背景知识
TAP蛋白在抗原呈递过程中起着决定性作用，其功能异常与裸淋巴细胞综合征I型（BLS-I）等免疫缺陷疾病相关。此外，一些病毒（如疱疹病毒和痘病毒）通过抑制TAP活性来逃避免疫监视，导致慢性感染。结构研究显示，TAP由TAP1和TAP2两个同源亚基组成，每个亚基包含跨膜结构域（TMD）和胞质核苷酸结合结构域（NBD）。TAP核心结构域（除去TMD0）足以介导肽段转运，而TMD0则参与MHC-I复合物的组装。尽管已有结构研究，但TAP在转运周期中的构象动态尚未完全阐明，尤其是ATP如何驱动向内至向外构象转换及肽段释放机制。本文通过解析多个TAP构象状态，系统揭示了ATP结合、水解及核苷酸交换如何协调TAP构象变化，从而驱动单向肽段转运。

 

提供多种肿瘤细胞系及体内移植药效模型构建服务，涵盖乳腺癌、肝癌、肠癌、肺癌等，支持IND申报及个性化药效评估，适合肿瘤药物开发及肿瘤免疫治疗研究。

了解更多

 

研究方法与实验
本研究采用冷冻电镜（cryo-EM）技术，在不同实验条件下解析了TAP的多个构象状态。野生型TAP与EQ突变体（TAP2 E631Q）在不同温度和核苷酸条件下被分析，以捕捉TAP在转运周期中的关键中间态。实验结合ATP、ADP及高亲和性肽段（RRYQKSTEL）进行样品制备，并通过单颗粒分析及局部分类方法提高分辨率。最终，研究团队解析了包括向内开放、向外开放及ATP水解后状态在内的多个TAP结构，分辨率在3.1–3.7 Å之间。

关键结论与观点

• 在向内开放构象中，ATP结合稳定NBD1与TMD的相互作用，促进NBD结构域旋转并形成头尾二聚体。
• EQ突变体在ATP存在下可稳定NBD二聚体构态，结构显示向外开放构象中肽段结合口袋构象变化，导致肽段释放。
• ATP水解后，NBD界面不对称打开，NBD分离并准备新一轮核苷酸结合，完成转运循环。
• 结构分析揭示反向抑制机制，即当内质网腔中肽段浓度达到16 μM时，TAP结合能力降低，防止过度肽段积累和内质网应激激活。
• 研究还发现TAP构象变化与温度密切相关，37°C下更容易形成NBD二聚体，说明热能可能影响构象转换动力学。

研究意义与展望
该研究为理解抗原呈递机制及TAP功能障碍相关疾病的分子基础提供了结构支持。未来研究可进一步探索TAP与MHC-I复合物的相互作用，以及在生理膜环境中的构象动态，从而为免疫调节与病毒抗TAP策略开发提供新方向。

 

提供多种神经退行性疾病模型，包括阿尔茨海默病、帕金森病等，支持基因编辑与诱导模型构建，适合神经系统疾病研究与基因治疗开发。

了解更多

 

结语
本研究通过解析TAP在转运周期中的多个构象状态，揭示了ATP结合与水解如何驱动肽段的单向转运。结构数据显示，ATP结合促进NBD与TMD的稳定相互作用，而水解后NBD分离重启转运循环。这些发现不仅为抗原呈递机制提供了动态结构基础，也为研究免疫缺陷与病毒逃逸提供了关键线索。此外，研究支持了ABC转运体家族中保守的NBD二聚化驱动底物释放模型，为相关转运体的功能研究提供了统一机制框架。

 

James Lee, Victor Manon, and Jue Chen. Nucleotide-dependent conformational changes direct peptide export by the transporter associated with antigen processing. Immunity.