FucP從屬于Major Facilitator Superfamily MFS超家族。MFS超家族轉(zhuǎn)運蛋白是一類非常古老、在各個物種中都起著重要作用的轉(zhuǎn)運蛋白，目前已知一級序列的家族成員超過一萬個，它們在營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運、細菌抗藥性以及神經(jīng)信號傳導等各種生理過程中起著重要作用。由于MFS轉(zhuǎn)運蛋白的重要生理功能，它們的結(jié)構(gòu)與功能受到了廣泛的關(guān)注。然而迄今為止，這個家族中只有三個蛋白的結(jié)構(gòu)被報道，并且觀測到的僅有向胞內(nèi)開放與兩端封閉兩種構(gòu)象。一直以來，為了證明最基本的轉(zhuǎn)運原理適用于MFS家族，本領(lǐng)域迫切希望獲得向胞外開放的MFS轉(zhuǎn)運蛋白的構(gòu)象。

　　為理解MFS蛋白的工作機理，顏寧研究組選擇了糖轉(zhuǎn)運蛋白的代表FucP作為研究對象，F(xiàn)ucP是一類依賴于質(zhì)子梯度的同向共轉(zhuǎn)運蛋白Proton Symporter，具有高度的底物特異性。清華大學兩位本科生黨尚宇、孫林峰同學從三年級暑假開始著手研究該蛋白的結(jié)構(gòu)與功能，經(jīng)過一年半的探索，終于在2009年秋獲得了FucP在3.1埃分辨率的晶體結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)顯示FucP處于向胞外開放的構(gòu)象，這是第一個MFS家族的此類結(jié)構(gòu)，原則上證明了MFS家族兩個構(gòu)象互變以轉(zhuǎn)運底物的猜想。FucP分為N和C兩個結(jié)構(gòu)域，轉(zhuǎn)運通道一目了然。非常有意思的是，N domain朝向轉(zhuǎn)運通道一側(cè)的表面電勢主要為負電性，而C domain的表面則主要為疏水性和正電性。得到蛋白結(jié)構(gòu)以后，在黃永鑒等同學的大力幫助下，他們又經(jīng)過近半年的生物化學研究，揭示了FucP在底物識別和轉(zhuǎn)運，以及質(zhì)子傳遞偶聯(lián)過程中起關(guān)鍵作用的殘基D46和E135。這些研究顯示，F(xiàn)ucP與LacY存在著不同的質(zhì)子傳遞機理，為理解MFS家族提供了一個新的重要研究系統(tǒng)。

　　膜蛋白的結(jié)構(gòu)生物學研究一直以來是結(jié)構(gòu)生物學領(lǐng)域公認的重點及難點。1985年，第一個膜蛋白結(jié)構(gòu)問世，當時共計僅有不到200個生物大分子結(jié)構(gòu)。而時至今日，PDB收錄的近7萬個生物大分子結(jié)構(gòu)中，膜蛋白結(jié)構(gòu)不到700個，其中新型的膜蛋白結(jié)構(gòu)又只有250多個Membrane Proteins of Known 3D Structure，足見膜蛋白結(jié)構(gòu)生物學研究的困難。