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

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研究领域： 

膜蛋白在生物体中大约占总蛋白数量的1/3，它们在细胞内外以及不同细胞器之间的信号转导和物质运输等过程中发挥了重要的功能。现在市场上60%左右的药物均以膜蛋白作为靶标，因此，对膜蛋白功能机制及其与相应药物结合的分子机制的研究，既有重大的生物学意义，也有潜在的药物研发价值。本课题组以结构生物学为主要手段，结合生物化学、细胞生物学以及电生理学等多种手段，研究生命过程中重要的膜蛋白—尤其是与重大疾病相关的膜蛋白—发挥功能的分子机制。目前的研究重点集中在与神经退行、免疫调控以及癌症相关的膜表面受体和转运蛋白。