生物素、泛酸和硫辛酸是三种不可或缺的水溶性维生素，作为重要的辅酶参与多种细胞代谢过程。人体对这些维生素的摄取主要依赖钠依赖性多维生素转运蛋白SMVT（SLC5A6）。研究表明，条件性敲除Slc5a6的小鼠出现多系统异常，表现为生长迟缓、骨密度与骨长度降低、生物素水平下降等，多数在数月内死亡，这充分证实了SMVT在维持机体维生素稳态和整体生理功能中不可替代的作用。在人类疾病中，SMVT功能缺陷与常染色体隐性遗传病—钠依赖性多维生素转运体缺乏症（SMVTD）密切相关，其临床表现包括胃肠道出血、脑萎缩及全面性发育迟缓等复杂综合征。此外，SMVT在乳腺癌、肺腺癌、膀胱癌等多种恶性肿瘤中呈高表达，通过增强维生素摄取支持肿瘤细胞的代谢重编程、增殖和存活。这些重要的病理关联使SMVT成为一个极具潜力的药物靶点。
2026年6月27日，北京大学、北大-清华生命科学联合中心张哲研究组在Nature Communications杂志发表题为“Structural basis for multivitamin recognition and transport by human SMVT”的研究论文。
该研究成功解析了SMVT在多种功能状态下的冷冻电镜结构，包括与生物素、泛酸、硫辛酸三种底物结合的闭合态（Occluded state），以及无底物时的向外开放态（Outward-open state）和向内开放态（Inward-open state）。基于所解析的结构，研究团队构建了SMVT的“交替访问”转运循环模型，并结合放射性同位素转运实验与分子动力学模拟，阐明了SMVT识别多种底物的分子机制（图1）。深入的结构分析还揭示了SLC5家族多个成员特异性识别各自底物的潜在结构基础。这些成果不仅深化了对SMVT底物识别与转运分子机制的理解，也为靶向SMVT高表达肿瘤的抑制剂与药物开发奠定了关键的理论依据。
图1. SMVT蛋白的底物转运模型
北京大学药学院、北大-清华生命科学联合中心张哲研究员，与中国医学科学院肿瘤医院泌尿外科王明帅副主任医师为本文共同通讯作者。北京大学前沿交叉学科研究院2020级博士生甄秋欣为本文第一作者。北京大学生命科学学院同位素平台黄士堂博士为本文做出重要贡献，定量生物学中心陈楠浩博士在分子动力学模拟方面提供了重要帮助。
本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金、生命科学联合中心等项目的资助，并依托北京大学冷冻电镜平台和北京大学生命科学学院公共仪器中心凤凰工程蛋白质平台的技术支持。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-74948-3
