图1：apo-form ABCC3结构

人类ABC转运蛋白C亚家族成员ABCC3 （ 亦称多药耐药蛋白MRP3）广泛表达于各种组织，如肾上腺、肝脏、胰腺、胆囊和小肠。其拥有广泛的底物特异性，除了转运外源药物而导致耐药性，还能够运输各种内源代谢物，如葡萄糖醛酸胆红素、胆汁酸和类固醇激素。

因此，ABCC3参与体内多种生理过程，与人类疾病密切关联，例如胆汁酸和雌激素在细胞内积累导致的妊娠期肝内胆汁淤积 (ICP)。

近日，中国科学技术大学生命科学与医学部陈宇星教授和周丛照教授课题组，利用单颗粒冷冻电镜技术解析了人类ABCC3无配基结合 (apo-form) 以及生理底物—葡萄糖醛酸雌二醇 (E217βG) 和硫酸脱氢表雄酮 (DHEAS) 结合的蛋白质结构，整体分辨率分别为3.1、3.7和3.5 ?。

基于蛋白质结构分析以及生化分析的结果，作者发现ABCC3具有一个双亲性的底物结合口袋，两个缀合的激素分子以不对称方式占据该底物口袋。结合以前的文献报道，作者提出了同类多药耐药蛋白底物结合口袋的共同特征，为合理设计MRPs的抑制剂提供了方向。

相关研究成果以 “Placing steroid hormones within the human ABCC3 transporter reveals a compatible amphiphilic substrate-binding pocket” 为题于2023年7月24日在线发表在《TheEMBO Journal》上。

结构分析表明，apo-form ABCC3结构呈现向细胞质基质开口 (inward-facing) 的构象：两个核苷酸结合结构域 (NBD) 彼此分开，两个跨膜结构域 (TMD) 形成一个朝向细胞质基质开放的 “V形”底物转运通道。

与经典的ABC转运蛋白不同，其N端有一个额外的五股跨膜螺旋组成的TMD0结构域。TMD0的五股跨膜螺旋聚拢在一起，形成一个紧凑而独立的结构域（图1）。

TMD0上的第二股跨膜螺旋（transmembrane helix, TM）TM2通过与TMD1上的TM6形成一个约1700 ?2的相互作用界面，从而与核心结构域相互作用。

但检测ABCC3 的ATP水解酶活以及放射性底物转运实验表明，TMD0结构域对ABCC3的转运功能并不是必须的，推测其可能影响ABCC3在极化细胞上的定位或者与其它蛋白有相互作用。   

 图2：E217βG底物结合口袋

结合底物E217βG的ABCC3仍然采用inward-facing构象，底物口袋关键残基的局部重排帮助E217βG分子的结合与固定。

在该结构中，两个E217βG分子在空间中以 “V型”协同结合在ABCC3内部。其中E217βG分子的疏水甾核占据疏水口袋汇并聚成 “V型” 的顶点，两个亲水的葡萄糖醛酸基团分别位于TMD1和TMD2两侧的碱性残基形成的极性口袋中（图2）。

生化实验表明，位于TMD1一侧的两个碱性残基Arg1193和Arg1245对于E217βG分子的结合十分关键，它们的突变会导致底物刺激的ATP酶活性完全消失，表明精氨酸的长侧链以及强碱性对于底物的结合是必要的。