霸气，继Science背靠背，颜宁又两篇Nature背靠背，争取Cell背靠背……

2020年5月14日，普林斯顿大学颜宁团队在Nature背靠背在线发表了两篇结构解析的研究论文。

题为“Structural basis for catalysis and substrate specificity of human ACAT1”的文章首次解析了分辨率为3.0Å和3.1 Å人源ACAT1的同源二聚体以及四聚体结构，并结合相关活性实验，确定了酰基辅酶A（acyl-CoA）在ACAT1上的结合位点以及底物识别的机理。

题为“Structure and mechanism of human diacylglycerol O-acyltransferase 1”的研究工作利用单颗粒冷冻电镜技术，首次解析了分辨率为3.1Å人源DGAT1的同源二聚体结构，并结合酶活性实验，确定了酰基辅酶A（acyl-CoA）在DGAT1上的结合位点。

两篇文章在线发表后，颜宁第一时间在微博上发表感言：“19年是两篇Science背靠背，今年…两篇Nature背靠背，…争取Cell背靠背”，并且调侃“这两篇主要是为了测试普林的电镜平台”。小编只能弱弱地说一句：大佬真会玩儿！orz

接下来，让我们一起看下这两个研究的具体内容。

Structural basis for catalysis and substrate specificity of human ACAT1

作为膜结合O-酰基转移酶（MBOAT）酶家族的成员，酰基辅酶A：胆固醇酰基转移酶（ACAT）催化酰基从酰基辅酶A到胆固醇的转移，生成胆固醇酯，其主要形式为胆固醇储存在细胞中并在血浆中运输。ACAT作为治疗动脉粥样硬化，阿尔茨海默氏病和癌症等疾病的潜在药物靶点已经引起了人们的关注。

为此，普林斯顿大学颜宁教授、钱洪武博士等人介绍人类ACAT1同源二聚体的低温电子显微镜结构。每个启动子都由九个跨膜段组成，这些段包围了一个胞质通道和一个在预计的催化位点会聚的跨膜通道。结构指导的突变分析证据表明，酰基辅酶A通过细胞质通道进入活性位点，而胆固醇可能从侧面通过跨膜通道进入。这种结构和生化特征有助于合理化ACAT1对不饱和酰基链的偏好，并提供对MBOAT家族中酶催化机制的见解。

同源二聚体的人源ACAT1 Cryo-EM结构

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2295-8

无独有偶，德克萨斯大学西南医学中心Xiaochun Li在Nature上同期发表了题为”Structure of nevanimibe-bound tetrameric human ACAT1“研究论文，其研究结果与颜宁团队的相似。

该研究报告了与nevanimibe配合使用的人源ACAT1的冷冻电子显微镜结构，nevanimibe是一种抑制剂，正在临床试验中用于治疗先天性肾上腺皮质增生。ACAT1全酶是由两个同二聚体组成的四聚体。每个单体包含9个跨膜螺旋（TMs），其中6个（TM4-TM9）形成一个腔，可容纳nevanimibe和内源性酰基辅酶A。该腔还包含一个组氨酸，该组氨酸先前已被确定对催化活性至关重要。结构数据和生化分析提供了一个物理模型来解释胆固醇酯化的过程，以及nevanimibe和ACAT1之间相互作用的详细信息，这可能有助于加速开发ACAT1抑制剂来治疗相关疾病。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2295-8

Structure and mechanism of human diacylglycerol O-acyltransferase 1

二酰基甘油O-酰基转移酶1（DGAT1）合成三酰基甘油酯，是人类脂肪吸收和脂肪存储所必需的。DGAT1属于膜结合Ö -acyltransferase（MBOAT）超家族，其存在于所有生命的王国中，并参与脂质和蛋白质的酰化构件。尚不清楚人类DGAT1和MBOAT家族的其他哺乳动物如何识别其底物并催化其反应。缺乏三维结构也妨碍了出于治疗目的合理靶向DGAT1。

有鉴于此，贝勒医学院周鸣教授和普林斯顿大学颜宁教授等人介绍与油酰辅酶A底物复合的人源DGAT1的。每个DGAT1启动子都有9个跨膜螺旋，其中8个形成保守的结构折叠，将其命名为MBOAT折叠。DGAT1中的MBOAT折叠在膜中形成一个中空腔室，该腔室包围着高度保守的催化残留物。该腔室有两个底物，脂肪酰基辅酶A和二酰基甘油的单独入口。DGAT1可以同型二聚体或同型四聚体形式存在，两种形式具有相似的酶活性。DGAT1的N末端与邻近的protomer相互作用，而这些相互作用是酶促活性所必需的。

人源DGAT1的结构

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2280-2

同日，哈佛大学公共卫生学院和哈佛医学院多个团队在Nature 发表了类似的研究论文，题为“Structure and catalytic mechanism of a human triacylglycerol-synthesis enzyme”。

该研究通过冷冻电子显微镜以约3.0Å的分辨率分析了二聚体DGAT1的结构。DGAT1通过N末端片段和疏水界面形成同型二聚体，在膜区域内具有假定的活性位点。用油酰基-CoA底物在约3.2Å分辨得到的结构表明，CoA部分与DGAT1结合在胞质侧，酰基深处在疏水通道内，将酰基-CoA硫酯键定位在不变的催化组氨酸残基附近。反应中心位于一个大腔体内部，该腔体横向向膜双层敞开，使脂质能够进入活性部位。类脂密度位于反应中心，与酰基辅酶A正交。DGAT1结构的理解以及诱变和功能研究，为DGAT催化三酰甘油合成的模型提供了基础。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2289-6

最后，期待颜宁团队的Cell背靠背，2333…