ABCB10是位于线粒体内膜的ABC转运蛋白超家族的成员，在血红蛋白合成、抗氧化应激和线粒体铁转运蛋白-1中起着至关重要的作用。最近研究发现ABCB10是线粒体中胆绿素的输出蛋白，然而ABCB10输出胆绿素的分子机制仍不清楚。4月11日，《自然·通讯》（Nature Communications）在线刊发了华中科技大学基础医学院欧阳珠清教授团队题为“Cryo-EM structures of mitochondrial ABC transporter ABCB10 in apo and biliverdin-bound form”（线粒体ABC转运蛋白ABCB10原型以及胆绿素结合的冷冻电镜结构）的研究论文，该研究分别以3.67 Å和2.85 Å分辨率报告了转运蛋白ABCB10（ABCB10-apo）和胆绿素结合形式ABCB10（ABCB10-BV）的冷冻电镜结构。ABCB10-apo采用宽开口构象，因此可以代表apo形式结构。ABCB10-BV形成闭合构象，胆绿素位于一个单体的疏水口袋中，通过氢键与另一个单体相互作用。该研究还鉴定了夹在BVs中的胆固醇，胆固醇激活ABCB10的ATP酶活性以及热稳定性。
线粒体是双层膜细胞器，是三磷酸腺苷（ATP）及胞内有害的副产物活性氧（ROS）的主要供应来源。超氧化物和过氧化氢（H2O2）是线粒体中ROS的主要形式，会损害细胞，必须清除。一个已知的H2O2清除剂是胆红素（BR），它可以被氧化成胆绿素（BV）。然后将BV输出到细胞质中，在胞质通过胆绿素还原酶（BLVRA）将其还原为BR。BR具有高亲脂性，可以通过被动扩散穿过线粒体膜，然后BR被H2O2氧化并完成循环。这个周期的一个关键步骤是亲水性BV的外排。最近，据报道，BV通过ABC转运蛋白ABCB10从线粒体中输出。
图 胆绿素（BV）-胆红素（BR）循环
ABC转运蛋白作为一种超大膜转运蛋白家族，普遍存在于从细菌到人类的所有生物体中。其通过结合ATP并利用水解ATP产生的能量来跨膜运输底物。ABC转运蛋白可以吸收营养物质如维生素、微量金属和生物合成前体，也可以输出物质如甾醇，代谢物，脂质和药物。ABC转运蛋白的突变或功能障碍与多种疾病有关，例如糖尿病、遗传疾病、囊性纤维化等。ABC转运蛋白还参与肿瘤细胞的多药耐药性，因为它们可以输出化疗药物。
大多数ABC转运蛋白，尤其是输出蛋白，起到同源二聚体的作用。每个单体包含两部分，跨膜结构域（TMD）和核苷酸结合结构域（NBD）。位于胞质中负责ATP结合和水解的NBDs非常保守。跨膜结构域TMD不保守以适应底物的多样性。ABCB10是ABC转运蛋白超家族的成员，位于人类线粒体的内膜中，NBDs在线粒体基质内。它首先通过筛选红系分化过程中受转录因子GATA-1调控的基因而被鉴定，并被命名为ABC-me（ABC-线粒体红系）。后来发现它在抗氧化应激和铁转运蛋白的稳定中起着至关重要的作用。ABCB10对血红蛋白合成和红细胞生成至关重要，ABCB10敲除小鼠在妊娠第12.5天死亡。肝脏中的ABCB10缺失对肥胖小鼠免受胰岛素抵抗，脂肪变性和高血糖症的保护。多药耐药样蛋白1（Mdl1）是ABCB10的酵母菌同源物，被鉴定为分子量为600-2100kDa的转运多肽。因此，假设ABCB10是一种肽转运蛋白。最近，Shum等人证明ABCB10的底物是胆绿素（BV）。然而，胆绿素是否可以直接与ABCB10相互作用，以及ABCB10如何从线粒体中输出胆绿素尚不清楚。
该研究报告了以apo和胆绿素结合形式的ABCB10的冷冻电镜结构。ABCB10-BV形成闭合构象，胆绿素位于一个单体的疏水口袋中，通过氢键与另一个单体相互作用。该研究者还鉴定了夹在两个BV中的胆固醇分子，并预测胆固醇可能作为ABCB10输出BV的辅助因子。综上所述，胆固醇有可能通过ABCB10与BV共同出口来促进ROS清除，还需要更多的研究来验证这一假设。
华中科技大学基础医学院欧阳珠清教授为论文的唯一通讯作者。该研究获得国家自然科学基金面上项目、重大研究计划（培育项目）等项目的资助。
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