ABC转运蛋白简介

在从细菌到人类的所有生物体内，都存在一种关键的膜蛋白——ABC转运蛋白。作为最大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。

转运功能与生理过程

ABC转运蛋白能够转运多种物质，包括营养物质、代谢产物、肽类、脂质、多糖，以及药物和外源毒素（重要影响肿瘤多重耐药的核心机制）。这类蛋白在营养吸收、渗透调节和免疫应答等关键生理过程中发挥着重要作用。功能异常的ABC转运蛋白可直接导致多种遗传病。例如，囊性纤维化患者因CFTR蛋白（ABCC7亚型）基因突变而出现氯离子转运障碍，导致肺部黏液积聚和呼吸衰竭。

人类基因组与结构类型

人类基因组编码了49个ABC转运蛋白，按结构与进化可分为七类。ABC转运蛋白的经典结构包含：两个核苷酸结合域（NBD），负责结合和水解ATP，为转运提供能量；两个跨膜结构域（TMD），形成跨膜通道以负责底物识别与运输。

ABC转运蛋白的三类结构构型包括：

1. 全分子转运体：由一条多肽链构成，包含两个NBD和两个TMD，典型排列可为TMD1-NBD1-TMD2-NBD2（正向）或NBD1-TMD1-NBD2-TMD2（反向）。
2. 半分子转运体：由一条多肽链构成，含一个NBD和一个TMD，通过同源或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（如ABCE/F亚型），专注于翻译调控等非转运功能。

转运方向与底物结合

ABC转运蛋白的转运方向主要分为两类：一类是将底物从细胞内运出，广泛存在于真核生物和原核生物中；另一类则是将底物运入细胞内，主要见于原核生物，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，而在革兰氏阳性菌和古细菌中，SBP通常与膜相关或转运蛋白复合物结合。

物种分布与数量

目前已在人类（Homo sapiens）基因组中发现49个ABC转运蛋白，在酵母（Saccharomyces cerevisiae）中约有30个，在大肠杆菌中发现79个成员。而与其他生物相比，植物中的ABC转运蛋白数量较多，以水稻（Oryza sativa）和拟南芥（Arabidopsis thaliana）为例，成员数量超过130种，这可能是植物在长期进化过程中适应复杂环境的结果。

人类健康与医疗价值

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