浙江
2026年9月14日，天津大学王亚鑫/叶升/祝诚/清华大学娄智勇团队等完成了题为《Structural and mechanistic insights into OCTN1-mediated transport and cancer cell proliferation》的研究，他们用冷冻电镜解析了人OCTN1在无底物和结合麦角硫因状态下的结构，并结合转运实验、虚拟筛选和肿瘤模型，找到了靶向OCTN1的抑制剂甲苯达唑。OCTN1属于SLC22家族，能转运有机阳离子和两性离子，也参与癌症进展和药物处置，其底物识别与构象循环机制长期缺乏高分辨率结构信息。研究团队表达纯化了全长人OCTN1，获得了3.11 Å的无底物外向开口结构和3.37 Å的ET结合内向开口结构。
ET结合口袋由Y211、F239、F441等芳香残基围成，R469与ET羧酸基团形成氢键，R469A突变让摄取活性下降超过85%，Q207、I208、C236也参与结合。Na+依赖转运的关键残基S28、N32、Q180和N210在OCTN1中保守，N32A、Q180A和N210A突变把ET摄取降到野生型约25%，S28A只降到约75%，并且N32、N210、S28和Q207组成连接Na+结合腔与底物口袋的氢键网络。OCTN1和OCT1的口袋静电性质不同，E381提供负电荷、R469提供正电荷，这种双极环境适合识别ET这类两性离子，OCT1的D474和E386则更偏向阳离子底物。构象比较显示，TM7和TM10在向外向内向转换中发生刚体式重排，TM8出现约40度螺旋倾斜，芳香残基和Q207、R469也发生位置调整，研究团队据此提出了Na+耦合的交替访问转运模型。
在药物筛选部分，研究团队针对OCTN1-ET结构做FDA药物虚拟筛选，甲苯达唑在BLI中显示KD为2.48 nM，20 nM时抑制ET摄取约60%，也抑制ACh摄取约70%。AF3预测和MD模拟显示，甲苯达唑的苯并咪唑核心、氨基甲酸酯和苯甲酰基与F149、F150、Q207、F239、F357、Y356、F441、Y385等残基作用，F239A突变让结合亲和力下降近6000倍。细胞实验中，甲苯达唑抑制HeLa和A549活力，IC50分别为79.28 nM和181.60 nM，OCTN1敲低后药物抗增殖作用基本消失，回补野生型OCTN1可恢复药物反应，回补F357A突变体则不能恢复。克隆形成和划痕实验里，甲苯达唑还抑制了两种癌细胞的克隆形成与迁移。
体内实验中，C57BL/6J小鼠接种HeLa或A549细胞后，每三天腹腔注射5 mg/kg甲苯达唑，治疗组肿瘤体积和重量降至对照组约三分之一，小鼠体重没有明显变化，心、肝、脾、肺、肾的H&E染色未见明显病理损伤。肿瘤组织出现明显核解离和坏死，研究结果显示，甲苯达唑在动物模型中有效抑制宫颈癌和肺癌生长，并且安全性较好。研究团队把OCTN1的底物识别、Na+耦合构象循环和抑制剂结合位点联系了起来，为SLC22家族转运蛋白的机制研究和靶向药物开发提供了结构依据。
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