磷是人体含量第六多的常量元素，每个成年人大约含有1公斤的磷。汉代文学家王逸在《九思·哀岁》曾写下“神光兮颎颎，鬼火兮荧荧”，其中的“鬼火”正是尸体降解过程中产生的磷化氢自燃导致的。1669年，德国化学家亨尼格·布兰德在寻找“哲人石”的过程中，从50桶人类尿液中意外得到一种像白蜡的物质，可以发出蓝绿色的火焰。

　　而现代研究表明，磷几乎参与生命体所有的生理进程：磷酸盐是骨骼和牙齿的主要成分；磷参与酸碱平衡；蛋白质把磷酸化/去磷酸化作为信号调节细胞代谢。

　　更重要的是，人体有一套调节磷酸盐的稳态的系统，通过控制磷酸盐的吸收和外排，来维持机体的磷酸盐平衡。其中，XPR1是哺乳动物中目前已知唯一的磷酸盐外排蛋白。

　　这一次，姜道华团队所揭示的，正是XPR1外排磷酸盐的机制。

　　据姜道华介绍，成年人每日从食物中获取约1000毫克磷酸盐，其中约700毫克磷酸盐在消化系统和泌尿系统中被人体吸收，剩余的磷酸盐在尿液和粪便中被排出体外。被吸收的磷酸盐中，有85%储存于人体骨骼和牙齿中，14%进入细胞内液，维持细胞内的磷酸盐稳态，约1%的磷酸盐进入血清中，维持人体组织间的磷酸盐稳态。

　　尽管磷酸盐在人体中如此重要，但过多的磷酸盐积累，仍会引发许多不良后果，包括肿瘤发生、抑郁和神经元疾病等。因此，将多余的磷酸盐排出细胞外就显得尤为重要。

　　不过，蛋白XPR1是如何在细胞上力挽狂澜，救磷失衡细胞于“水火之中”呢？长期以来都是未解之谜。

　　最初出现在科学家视野之中的XPR1，是反转录病毒的细胞表面受体。人们后来才陆续发现，这个小小的蛋白竟然身兼数职。

　　姜道华告诉记者，XPR1除了包含一个跨膜结构域外，还拥有一个普遍存在于动物、植物和微生物中的“百搭”蛋白SPX结构域。这个“百搭”蛋白作为多磷酸肌醇的感受器，能及时感受细胞内因磷酸盐过量而发出“SOS”。

　　从外排磷酸盐，到感知“求救”信号，最后救细胞于“磷”难之时，XPR1究竟做了什么？为了探明这一真相，研究团队解析了XPR1处于关闭、开放和结合肌醇-6磷酸的3种不同构象的高分辨率结构。

　　根据结构和功能结果，研究者发现XPR1中有3个由正电氨基酸形成的位点，利用正负电吸引的方式结合磷酸根；当这些磷酸根结合到XPR1后，会诱导XPR1发生构象变化，形成一个贯通细胞膜的通道，使磷酸根离子流出细胞。

　　XPR1蛋白非常“聪明”，为了避免过多磷酸根离子的外排导致营养流失，会利用自己末端一段柔性络环控制通道开口的大小。而SPX结构域可以通过感受细胞内磷酸肌醇的浓度来调控XPR1外排磷酸根离子的通量。

　　该研究发现了XPR1的结构类似于转运蛋白，但是采取一种新颖的类似于通道的门控机制《万盛娱乐手机app》外排磷酸根，显著不同于绝大多数转运蛋白采用的交替开放的转运

　　“这些发现对人体磷酸盐稳态的研究至关重要。”姜道华说，尽管已取得阶段性进展，但一些关键问题仍需进一步研究探索，团队未来将在该领域持续攻关。

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　　本报记者 蓝鼎元 【编辑:周笠 】