有机阴离子转运多肽（Organic Anion Transporting Polypeptides,OATPs,编码基因SLCO）在人体内参与介导转运多种内源型底物,并对多种药物及异源型物质的吸收起关键作用。OATP1B1是重要的OATP家族成员,特异性表达于肝细胞基底外侧膜,在肝细胞吸收和清除阴性或两亲性有机化合物的过程中起着必不可少的作用,其功能的改变,有可能会影响肝脏处置药物的药动学、药效学和药物-药物之间的相互作用。因此,研究OATP1B1结构与转运功能之间的关系对我们了解肝脏中药物代谢的分子机理有着重要的指导作用。膜蛋白参与细胞中的各项生理活动,包括细胞的物质交换、细胞识别与免疫应答和细胞信号调控等,同时也是许多药物的结合靶点。跨膜区（Transmembrane domains,TMs）是膜蛋白发挥功能的关键部位,对OATP家族成员OATP1B3和OATP2B1的同源建模发现,它们的跨膜区呈对称分布形成一个带正电荷的孔,与其主要转运带负电荷底物的功能相适应。我们之前对OATP2B1的结构-功能关系研究中发现,其TM1中有多个关键氨基酸,参与该转运蛋白底物的转运过程。OATP1B1与OATP2B1属于不同的OATP亚家族,其TM1是否也是底物转运的关键部位并不清楚。此外,之前对OATP1B3氨基端的研究发现,该区域对转运蛋白的膜靶定非常重要,作为与OATP1B3同一亚家族的OATP1B1,其氨基端与OATP1B3的氨基端相比,具有很高的同源性,其是否发挥类似的作用也不明确。本研究运用定点突变、底物功能吸收分析及细胞表面生物素标记和蛋白免疫印记结合等实验方法,对OATP1B1的TM1和氨基端进行了研究,所获得的实验结果如下:1.将跨膜区域1中的氨基酸分别突变为丙氨酸后,突变体对模式底物硫酸雌酮的转运功能没有发生明显的改变（>50%）;但是赖氨酸K41和K49在突变为丙氨酸后,对硫酸雌酮的转运能力发生了大幅度的下降,转运能力分别只有野生型的20%和30%左右。K41A和K49A对另一模式底物牛磺胆酸的转运功能也发生了明显的下降,说明这两个位置的赖氨酸可能参与了OATP1B1的底物转运过程;2.对K41A和K49A进行细胞膜蛋白分析发现,K41A在膜上的表达量下降约60%,而K49A在膜上的表达量与野生型OATP1B1相类似;两个突变体总蛋白表达的变化与膜蛋白表达变化趋势基本一致,说明K41A膜蛋白水平的下降是由于其总蛋白表达量下降所引起的;3.将K41突变为同样带正电荷的精氨酸后,K41R的转运功能和蛋白表达水平显著提高;突变为带相反电荷的天冬氨酸后,K41E的转运功能与K41A相类似,并且K41E的蛋白表达水平低于K41A,说明K41的所带的正电荷对其蛋白表达和底物转运均有影响;另一方面,K49R的转运功能没能得到恢复,说明在49位特定的赖氨酸是不可取代的;4.动力学分析发现,K41A和K49A分别改变了硫酸雌酮高亲和力结合位点和低亲和力结合位点的Km值,说明这两个赖氨酸可能参与了不同底物转运通道的构成。两个突变体转运硫酸雌酮的V_max值都发生了改变,说明丙氨酸的替换也影响了转运蛋白对底物的周转率;5.对OATP1B1氨基端的研究发现,当2-18位的氨基酸被切除后,该转运蛋白的功能没有发生明显的变化,但当2-27位的氨基酸被切除后,OATP1B1几乎完全丧失转运功能,并且该突变体的膜蛋白和总蛋白的表达水平发生了大幅度的降低,蛋白酶抑制剂MG132则可部分恢复蛋白的表达和转运功能,说明OATP1B1氨基端19-27位的氨基酸可能对该蛋白的转运功能和蛋白稳定性有重要作用;6.对19-27位氨基酸的进一步分析发现在19-22位上富含正电荷的KKTR和23-27位上的类似于YXX（37）（其中X为任意氨基酸,（37）为疏水氨基酸）保守区域的序列YGNCL,其中KKTR对蛋白稳定性有一定的影响,而YCNGL不但与蛋白稳定性有关,还可能影响了OATP1B1与底物的相互作用。