2020年5月14日，普林斯頓大學顏寧團隊在Nature背靠背在線發(fā)表了兩篇結構解析的研究論文。

題為“Structural basis for catalysis and substrate specificity of human ACAT1”的文章首次解析了分辨率為3.0?和3.1 ?人源ACAT1的同源二聚體以及四聚體結構，并結合相關活性實驗，確定了?；o酶A（acyl-CoA）在ACAT1上的結合位點以及底物識別的機理。

題為“Structure and mechanism of human diacylglycerol?O-acyltransferase?1”的研究工作利用單顆粒冷凍電鏡技術，首次解析了分辨率為3.1?人源DGAT1的同源二聚體結構，并結合酶活性實驗，確定了?；o酶A（acyl-CoA）在DGAT1上的結合位點。

兩篇文章在線發(fā)表后，顏寧第一時間在微博上發(fā)表感言：“19年是兩篇Science背靠背，今年…兩篇Nature背靠背，…爭取Cell背靠背”，并且調侃“這兩篇主要是為了測試普林的電鏡平臺”。小編只能弱弱地說一句：大佬真會玩兒！orz

接下來，讓我們一起看下這兩個研究的具體內容。

Structural basis for catalysis and substrate specificity of human ACAT1

作為膜結合O-?；D移酶（MBOAT）酶家族的成員，?；o酶A：膽固醇?；D移酶（ACAT）催化酰基從?；o酶A到膽固醇的轉移，生成膽固醇酯，其主要形式為膽固醇儲存在細胞中并在血漿中運輸。ACAT作為治療動脈粥樣硬化，阿爾茨海默氏病和癌癥等疾病的潛在藥物靶點已經引起了人們的關注。

為此，普林斯頓大學顏寧教授、錢洪武博士等人介紹人類ACAT1同源二聚體的低溫電子顯微鏡結構。每個啟動子都由九個跨膜段組成，這些段包圍了一個胞質通道和一個在預計的催化位點會聚的跨膜通道。結構指導的突變分析證據表明，?；o酶A通過細胞質通道進入活性位點，而膽固醇可能從側面通過跨膜通道進入。這種結構和生化特征有助于合理化ACAT1對不飽和?；湹钠?，并提供對MBOAT家族中酶催化機制的見解。

同源二聚體的人源ACAT1 Cryo-EM結構

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2295-8

無獨有偶，德克薩斯大學西南醫(yī)學中心Xiaochun Li在Nature上同期發(fā)表了題為”Structure of nevanimibe-bound tetrameric human ACAT1“研究論文，其研究結果與顏寧團隊的相似。

該研究報告了與nevanimibe配合使用的人源ACAT1的冷凍電子顯微鏡結構，nevanimibe是一種抑制劑，正在臨床試驗中用于治療先天性腎上腺皮質增生。ACAT1全酶是由兩個同二聚體組成的四聚體。每個單體包含9個跨膜螺旋（TMs），其中6個（TM4-TM9）形成一個腔，可容納nevanimibe和內源性酰基輔酶A。該腔還包含一個組氨酸，該組氨酸先前已被確定對催化活性至關重要。結構數(shù)據和生化分析提供了一個物理模型來解釋膽固醇酯化的過程，以及nevanimibe和ACAT1之間相互作用的詳細信息，這可能有助于加速開發(fā)ACAT1抑制劑來治療相關疾病。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2295-8

Structure and mechanism of human diacylglycerol?O-acyltransferase?1

二?；视?/span>O-?；D移酶1（DGAT1）合成三?；视王?，是人類脂肪吸收和脂肪存儲所必需的。DGAT1屬于膜結合??-acyltransferase（MBOAT）超家族，其存在于所有生命的王國中，并參與脂質和蛋白質的?；瘶嫾?/span>尚不清楚人類DGAT1和MBOAT家族的其他哺乳動物如何識別其底物并催化其反應。缺乏三維結構也妨礙了出于治療目的合理靶向DGAT1。

有鑒于此，貝勒醫(yī)學院周鳴教授和普林斯頓大學顏寧教授等人介紹與油酰輔酶A底物復合的人源DGAT1的。每個DGAT1啟動子都有9個跨膜螺旋，其中8個形成保守的結構折疊，將其命名為MBOAT折疊。DGAT1中的MBOAT折疊在膜中形成一個中空腔室，該腔室包圍著高度保守的催化殘留物。該腔室有兩個底物，脂肪酰基輔酶A和二?；视偷膯为毴肟凇GAT1可以同型二聚體或同型四聚體形式存在，兩種形式具有相似的酶活性。DGAT1的N末端與鄰近的protomer相互作用，而這些相互作用是酶促活性所必需的。

人源DGAT1的結構

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2280-2

同日，哈佛大學公共衛(wèi)生學院和哈佛醫(yī)學院多個團隊在Nature?發(fā)表了類似的研究論文，題為“Structure and catalytic mechanism of a human triacylglycerol-synthesis enzyme”。

該研究通過冷凍電子顯微鏡以約3.0?的分辨率分析了二聚體DGAT1的結構。DGAT1通過N末端片段和疏水界面形成同型二聚體，在膜區(qū)域內具有假定的活性位點。用油?；?CoA底物在約3.2?分辨得到的結構表明，CoA部分與DGAT1結合在胞質側，?；钐幵谑杷ǖ纼龋瑢Ⅴ；?CoA硫酯鍵定位在不變的催化組氨酸殘基附近。反應中心位于一個大腔體內部，該腔體橫向向膜雙層敞開，使脂質能夠進入活性部位。類脂密度位于反應中心，與?；o酶A正交。DGAT1結構的理解以及誘變和功能研究，為DGAT催化三酰甘油合成的模型提供了基礎。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2289-6

最后，期待顏寧團隊的Cell背靠背，2333…