前瞻 | 溶质载体 (SLC)：代谢的看门人 | Cell

Basic Information

• 英文标题：Solute carriers: The gatekeepers of metabolism
• 中文标题：溶质载体：代谢的看门人
• 发表日期：20 February 2025
• 文章类型：Perspective
• 所属期刊：Cell
• 文章作者：Artem Khan | Kıvanç Birsoy
• 文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867425000443

Summary

Para_01

1. 溶质载体（SLC）蛋白通过运输小分子和离子在维持细胞和生物体稳态中发挥关键作用。
2. 尽管在过去十年里研究越来越多，许多SLCs的生理底物和功能仍然难以捉摸。
3. 本文概述了研究SLC生物学的关键挑战，并提出了一种基于证据的框架来定义SLC底物。
4. 为了加速脱孤过程，我们探讨了系统技术，包括人类遗传学、生物化学以及计算和结构方法。
5. 最后，我们建议方向以更好地理解SLC功能，超越在生理和疾病中的底物识别。

Keywords

• metabolism; solute carriers; SLC; deorphanization

Introduction

Para_01

1. 大约在17世纪初，帕多瓦的意大利生理学家桑克图里乌斯开展了一项雄心勃勃的定量实验。
2. 他建造了一个专门的体重秤椅子，花了30年时间精确量化了他的体重、食物摄入量和排泄物。
3. 这项广泛的研究旨在了解人体输入和输出之间的平衡，奠定了代谢学领域的基础。
4. 400年后，实验技术的进步使得追踪比坐在体重秤上的成人小几个数量级的生物系统中的物质流入和流出成为可能。
5. 然而，桑克图里乌斯实验提出的关键问题仍然引人入胜：从生物体到细胞及其亚细胞区室的生物系统是如何维持代谢稳态的？

Para_02

1. 这一主题最早吸引了19世纪中晚期的科学家们，他们研究了细胞膜的渗透特性。
2. 德国植物学家Wilhelm Pfeffer挑战了细胞膜物质移动仅由渗透作用引起的普遍观念，并提供了替代溶质运输机制的早期证据。
3. 在此基础上，Ernest Overton系统地检查了数百种化合物的渗透性，并将其跨越细胞膜的能力与化学性质联系起来。
4. 独特的是，Overton从代谢角度来研究这个问题。
5. 他意识到肌肉组织中葡萄糖的低渗透性与其高利用率不一致，这表明可能存在Pfeffer所暗示的运输机制。
6. Overton甚至预测细胞可能会通过将物质转化为更不易渗透的形式来捕获它们，比如将葡萄糖转化为葡萄糖磷酸盐。
7. Pfeffer的同事Alexander Nathansohn后来提出蛋白质膜成分可能在脂溶性基质的选择性渗透中起调节作用。
8. 随后，随着克隆和测序技术的进步，20世纪80年代见证了分子水平上第一个转运蛋白的识别。
9. GLUT1（SLC2A1）作为溶质载体（SLC）类中的葡萄糖转运蛋白的特征化，为解决Overton的难题提供了关键线索。
10. 这项工作引发了一系列发现，揭示了许多其他SLCs的功能。

Para_03

1. 一个多世纪以来，膜理论建立之后，我们现在认识到SLCs是细胞过程中的关键组成部分，充当代谢守门人。
2. 与Overton及其他人的观点一致，它们调节物质在细胞和细胞器之间的移动，塑造其稳态。
3. 尽管如此，我们对这些转运蛋白的理解仍然有限，受到底物泛选择性、功能冗余以及组织特异性表达模式多样性的阻碍。
4. 另一个理解SLCs的障碍源于代谢领域的一段自满时期。
5. 在20世纪中期Krebs和Cori的发现之后，一种感觉开始出现，认为代谢是一个已经解决的领域，类似于量子革命之前的物理学。
6. 在21世纪初，液相色谱-质谱（LC-MS）和多组学技术的重大进展揭示了代谢的令人惊讶的方面，从而重新激发了人们对代谢转运蛋白作为细胞和分区代谢守门人的兴趣。
7. SLC领域的这些发展被许多优秀的综述文章总结过，包括César-Razquin等人的一篇观点文章，该文强调了SLC类转运蛋白在生物学和医学中的被忽视的重要性。
8. 自从这篇具有里程碑意义的文章发表以来，提到SLCs的出版物数量增加了一倍以上，反映了科学界对这一领域的重新关注。

Para_04

1. 这一观点总结了SLCs研究中的近期发展、概念和关键技术挑战。
2. 我们进一步旨在识别该领域仍存在的差距和障碍。
3. 一个关键挑战仍然在于SLCs的功能注释及其相应的生理底物。
4. 为了解决这个问题，我们提出了一种系统框架来指导未来的去孤岛化努力，并探索具有潜力加速SLC研究的技术进步，同时承认它们的局限性。
5. 阐明SLC功能需要一种协作的、跨学科的方法，涉及生物化学家、结构生物学家和代谢研究人员。
6. 这种协作努力将增强我们对SLC介导的转运的理解，影响代谢研究和未来临床应用。

Challenges in studying SLCs

Para_01

1. SLC 类包含大约 450 种蛋白质，组织成 70 个家族。
2. 这种结构多样的机制对于跨越细胞和细胞器膜转运各种小分子和离子是必不可少的。
3. 然而，SLC 的固有复杂性给研究它们带来了重大挑战。
4. 具体而言，许多转运蛋白表现出的内在兼性以及冗余性，虽然有助于代谢的灵活性和稳健性，但可能会使功能研究变得复杂。

Para_02

1. 底物多功能性，即转运蛋白识别和运输多种底物的能力，在SLC研究中构成了一个主要障碍。
2. 这一现象可能源于天然存在的底物之间的相似性以及蛋白质底物识别位点中的不完美特异性。
3. 氨基酸转运经常体现了这一概念。
4. 例如，SLC38A1能够轻易地转运多种氨基酸，如L-丙氨酸、L-丝氨酸和L-天冬酰胺，这反映了该转运蛋白结合口袋无法区分结构上相似的化合物。
5. 同样地，SLC25A29，一种线粒体碱性氨基酸转运蛋白，促进了赖氨酸和精氨酸的跨膜转运。
6. 有趣的是，多功能转运蛋白不仅转运内源性底物，还转运各种药物和毒素，如SLC22A（有机阳离子转运蛋白[OCTs]）和SLC47A（MATEs）家族成员所示。
7. 这些例子提出了引人入胜的问题：是什么决定了多功能转运蛋白的底物选择性？这些底物中有多少是生理相关的，它们之间竞争的程度如何？最终，剖析一种多功能转运蛋白对单一底物转运的生理影响，需要仔细考虑诸如pH值、Km值、生理代谢物浓度以及每种细胞类型中转运蛋白的表达水平等因素。

Para_03

1. 冗余，其中多个转运蛋白共享重叠的底物特异性，对研究SLCs提出了另一个挑战。
2. 尽管这种冗余的进化起源仍然难以捉摸（无论是由选择还是基因漂变驱动），但在多细胞生物中，冗余可能提供独特的优点。
3. 具有不同亲和力的冗余转运蛋白可以满足不同组织多样化的代谢需求。
4. 一个经典的例子是多种葡萄糖转运蛋白家族(GLUT)成员，它们表现出不同的组织表达模式、亲和力和调控机制。
5. 例如，高亲和力的GLUT3(SLC2A3)使神经元优先获取糖分，而低亲和力的GLUT2在β细胞中充当葡萄糖传感器。
6. 此外，主要在脂肪组织和肌肉中表达的GLUT4(SLC2A4)，受到胰岛素的严格调控，使得这些组织能够根据可用性调节葡萄糖摄取。
7. 剖析这种复杂的表达模式和调控机制之间的冗余性是一个有趣的生物学问题，但对研究它们构成了挑战。
8. 冗余的另一种进化论解释在于通过功能补偿来抵御扰动的代谢稳健性。
9. 一个例子是同种细胞类型中副基因线粒体铁转运蛋白(SLC25A28/37)的表达。
10. 事实上，在某些情况下，只有两种转运蛋白同时丢失才会导致细胞死亡，而不是单一敲除。
11. 在这种情况下，冗余性使研究SLC功能变得复杂，因为依赖关系只能在多个转运蛋白同时丢失时才能显现出来。
12. 最后，同一系统中几种冗余SLC的表达，特别是具有不同亲和力的情况下，可以适应变化的代谢需求。

Para_04

1. 额外的复杂性来自于SLCs如SLC29A1和MCT1（SLC16A1）的复杂亚细胞定位模式，它们是均衡核苷酸转运蛋白和单羧酸转运蛋白，存在于质膜和线粒体中。
2. 对于具有这种双重定位的转运蛋白，分别解剖其在每个细胞器中的功能作用至关重要。
3. 鉴于细胞器之间不同的代谢物浓度和化学环境，这些代谢物可用性和细胞器条件的差异可能影响底物选择性或运输效率。
4. 值得注意的是，环境线索也可以调节亚细胞定位，例如SLC1A5，一种质膜谷氨酰胺转运蛋白。
5. 缺氧环境触发一种变体的表达，该变体将SLC1A5靶向至线粒体，突显了环境条件对转运蛋白定位和活性的影响。
6. 类似地，SLC11A2铁转运蛋白的异构体表现出可变的亚细胞定位（质膜与溶酶体），其表达受底物可用性的调控。
7. 这些发现强调了在研究转运蛋白的亚细胞定位时需要考虑环境条件和压力反应的重要性。

Para_05

1. 总的来说，兼性、冗余性和亚细胞定位的综合作用使得研究SLC在生理学中的作用成为一个多维度的问题（图1）。
2. 然而，这些挑战提供了机会来解决一些有趣的生物学问题。
3. 在转运蛋白家族内，进化是如何选择兼性的和冗余性的？
4. 是什么结构特征决定了某些转运蛋白能够定位到不同细胞膜上？
5. 除了概念上的挑战，SLC的研究还因为技术问题而变得更加复杂，这些问题需要在解决这些有趣的问题之前克服。
6. 我们总结了其中一些技术障碍。

图片说明

◉ 图1. 研究SLCs多功能性的挑战，多功能性是指转运蛋白能够识别和运输多种底物的能力；冗余现象，当多种转运蛋白共享重叠的底物特异性时的现象；亚细胞定位的复杂性，在细胞器/质膜上的定位。◉ ,

A framework to identify SLC substrates

Para_01

1. 理解SLCs生理功能的关键步骤是识别它们的底物。
2. 传统上，低通量候选筛选方法和进化/比较基因组学引导了SLC领域的底物发现。
3. 候选筛选涉及测试预先选择的一系列潜在底物，而进化方法利用直系同源蛋白中功能保守的原则。
4. 例如，Bricker等人使用酵母生长测定法，采用这种方法确定了哺乳动物线粒体丙酮酸转运蛋白（MPC1/2，或SLC54A1/2）。
5. 同样，Hamza实验室基于在C. elegans中发现的一种保守的血红素转运蛋白HRG1，鉴定出一个哺乳动物直系同源物（SLC48A1）。
6. 虽然这些方法产生了许多发现，但由于功能甚至序列上的差异，将远缘物种之间的直系同源蛋白进行映射可能具有挑战性。
7. 或者，鉴于已知肠道中的葡萄糖转运活性，Hediger等人筛查了cDNA文库以识别SGLT1（SLC5A1），这是首次发现的钠-葡萄糖共转运蛋白家族的第一个成员。
8. 类似的方法也导致发现了PepT1（SLC15A1），这是肽类转运蛋白家族的第一个成员。
9. 另一种互补的方法是对与代谢障碍相关的基因进行分析。
10. 由编码SLC的基因突变引起的代谢错误可能导致特定代谢物在循环或排泄中的异常水平，从而允许将其作为相关转运蛋白的候选底物进行测试。
11. 这种方法的一个例子是通过将Hartnup病（特征为中性氨基酸尿液和肠道排泄升高）定位到SLC6A19位点来鉴定SLC6A19的功能。
12. 在候选底物被识别后，使用细胞或生化测定法进行验证。
13. 细胞测定法通常涉及测量具有转运蛋白功能增益或丧失的细胞中的摄取。
14. 相反，生化测定法使用包含膜蛋白的隔离系统来模拟自然脂质环境。
15. 其中，蛋白脂质体允许将SLC重新组装到所需组成的膜中，并且已经成功地将几种线粒体SLC25A家族成员的底物分配出来。
16. 然而，优化条件和纯化膜蛋白存在主要的技术挑战。
17. 替代方法包括在细菌系统如乳酸乳球菌中表达蛋白质，由于其高心磷脂含量，可以模拟线粒体膜。
18. 此外，非洲爪蟾卵母细胞常用于质膜转运蛋白，因为它们体积大、膜结构简单且不含膜蛋白，并且蛋白质表达可靠。

Para_02

1. 尽管进行了广泛的研究，但关于什么是SLC底物仍没有达成共识。缺乏用于分配生理底物的金标准促使我们提出一个基于证据的简单框架，包括（1）生化数据，（2）细胞数据和（3）结构数据，以指导未来的底物识别工作。

Biochemical evidence

生化证据

Para_03

1. 这一类别包括研究，这些研究展示了转运蛋白在经典的简化系统中介导底物运输的能力，例如非洲爪蟾卵母细胞、蛋白脂质体或细菌表达测定，以及热移位测定（TSAs）。
2. 例如，Palmieri等人通过使用蛋白脂质体测定对线粒体SLC25A家族转运蛋白的一个子集进行了广泛的表征。9,27,28,29
3. 值得注意的是，尽管TSAs不能区分别构调节剂和底物，但当与其他证据结合时，它们加强了被考虑的分子是底物的观点。
4. 如果没有在受控系统中进行的生化数据，间接机制介导运输（例如信号传导或定位调节）不能被最终排除。

Cell-based evidence

基于细胞的证据

Para_03

1. 这一类别包括在具有所考虑转运蛋白的功能获得或功能丧失的细胞中进行的摄取测定。
2. 这些测定直接评估转运蛋白在其天然膜环境（细胞器或质膜）中的活性，在接近细胞和组织生理环境的条件下进行。
3. 建立转运蛋白-底物关系需要同时具备细胞和生化证据。
4. 仅凭生化证据可能不够充分，因为在简化后的体外系统中观察到的转运可能不会转化为生理情景，原因包括底物之间的竞争、可变的细胞内pH值、有限的底物可用性以及复杂的膜结构。
5. 重要的是，一些生化测定可能缺乏完全功能所需的必要因素，因此在细胞测定中的成功可以提供有价值的初步见解。

Structural evidence

结构证据

Para_03

1. 这一类别包括冷冻电子显微镜（cryo-EM）或X射线结构，这些结构展示了转运蛋白与其底物结合的情况。
2. 此类信息提供了对转运蛋白功能的最终机制性见解，包括哪些精确的氨基酸残基对于底物的转运至关重要。
3. 我们选择了那些提供展示底物与转运蛋白结合的cryo-EM/X射线结构的研究。

Para_04

1. 我们利用我们的框架调查了446个SLCs，并将所有证据分为上述三组。
2. 对于每个SLC成员，我们根据可用的每种类别的证据分配一分来计算一个"框架评分"，关于他们的底物。
3. 我们将没有可用于任何底物的证据（0分）的转运蛋白定义为"孤儿转运蛋白"。
4. 相反，我们认为支持所有三类证据的转运蛋白活性（3分）符合底物鉴定的"黄金标准"。
5. 我们仅考虑通常存在于人体中的底物，即排除了异生物质。
6. 因此，我们将22%（96/446）的SLC蛋白分类为孤儿转运蛋白，194和129个转运蛋白分别有一类和两类证据，以及27个转运蛋白具有黄金标准底物（图2A；表S1）。
7. 在证据组中，最常见的注释是基于细胞的（276/446），而结构方面的相对较少（41/446）（图2B；表S1）。
8. 我们预测，随着冷冻电镜技术的快速发展，未来将会有更多的信息可供使用。
9. 与基于细胞的证据相比，生化证据数量较少（276比216），这是由于此类检测的技术难度（图2B；表S1）。
10. 这突显了需要解决这些挑战的技术，使其更加简便。
11. 目前，使转运蛋白去孤儿化的可行策略是从基于细胞系统的功能测试开始（鉴于其技术简单性），然后再进行具有挑战性的生化或结构研究。
12. 有趣的是，46%的非孤儿转运蛋白对多于一种底物有一些证据水平，这表明这些转运蛋白可能存在潜在的多功能性（表S1）。
13. 然而，还需要进一步的研究来解析哪些底物对这些转运蛋白在不同类型的细胞中具有生理相关性。

图片说明

◉ 图2。基于证据的SLC底物关联调查(A) 基于文献中可用证据的被调查转运蛋白的框架评分饼状图。(B) 表示具有基于细胞、生化或结构证据（转运蛋白与底物结合）的转运蛋白数量的饼状图。◉ （转运蛋白与底物结合）。

Modern technologies for deorphanizing SLCs

Para_01

1. 多组学高通量和基因编辑技术的进步使得对一组SLCs的非偏倚底物鉴定成为可能，克服了传统方法的局限性。
2. 值得注意的是，在我们的框架下，自2015年以来已有52个SLCs被去孤定位（从得分为0到1-3）（表S1）。
3. 在本节中，我们调查了促进这些去孤定位努力的新兴技术。

Genome-wide association studies

全基因组关联研究

Para_02

1. 最近的大规模人类代谢组全基因组关联研究（GWAS）表明，常见的遗传变异可能会显著影响血浆代谢物水平。
2. 尽管GWAS主要关注代谢物与健康之间的关联，但这些数据集也可用于阐明基因功能，例如通过鉴定SLC2A9作为尿酸、30,31 SLC22A1作为酰基肉碱32和SLC22A24作为类固醇结合物33转运蛋白的例子。
3. 然而，使用GWAS的主要方法挑战在于将与表型相关的遗传变异与相关基因联系起来。
4. 具体而言，鉴于大多数变异位于非蛋白质编码区域，并且由于连锁不平衡，确定代谢物浓度变化的因果基因并不总是简单的事情。
5. 有助于绘制因果基因的一种方法是转录组全基因组关联研究（TWAS）。34,35,36
6. 这种方法利用整合变异对代谢物和转录水平影响的基因表达模型，从而识别出与表型相关的基因。
7. TWAS应用的一个成功例子包括代谢基因功能发现平台GeneMAP，该平台最近鉴定出SLC25A48作为候选线粒体胆碱转运蛋白。37

Para_03

1. GWAS驱动策略在SLC脱孤儿化中的一个关键优势在于它们能够识别"生理底物"，最终有助于理解在体内发挥真正功能的多功能转运蛋白。
2. 如果基因变异是血浆代谢物水平的重要决定因素，那么所讨论的SLC很可能在生物体环境中表现出运输活性。
3. 例如，这种方法最近导致发现了SLC17成员作为N-乳酰苯丙氨酸（Lac-Phe）的转运蛋白，这是一种与食物摄入相关的代谢物。
4. 需要注意的是，GWAS通常会识别一种连锁的代谢物，而不是直接的底物，这可能是由于底物动力学迅速或代谢物测量的局限性所致。
5. 此外，GWAS捕获人类群体中存在的常见变异，排除了引起具有强烈表型的疾病的严重变异。
6. 更大的队列和包含可能具有更强影响的致病罕见变异的全外显子组测序数据集将显著增强预测能力。
7. 理论上，这些数据甚至可以提供结构上的见解，揭示哪些氨基酸残基对于运输活性至关重要。
8. 例如，将编码区内与代谢物评分相关的变异与CADD或AlphaFold（AF）模型整合，用于识别致病变异，可以揭示破坏运输的改变。
9. 当转运蛋白或其同源物的结构不可用时，这种方法可能特别有用。

Genetic screening approaches

基因筛查方法

Para_02

1. 正向遗传学方法也可以提供对未知转运蛋白功能的见解。
2. 近年来，癌症依赖图谱（DepMAP），一个包含数百种细胞系全基因组功能丧失CRISPR筛选的资源，已成为一种有价值的基因去孤儿化工具。
3. 利用这样的数据库，可以进行共必需性分析，并识别出基因簇，其扰动在细胞系中引起相似的增殖缺陷，表明功能上的相似性。
4. 例如，这种方法导致了SLC25A51作为线粒体NAD转运蛋白的发现，该蛋白与电子传递链成分共必需，突显了NAD在线粒体能量代谢中的作用。
5. 这种方法的一个局限性是冗余转运蛋白可能会相互补偿缺失，除非同时删除多个转运蛋白，功能表型可能不明显。
6. 合成致死遗传筛选提供了一种克服这一挑战的可行策略。
7. 例如，在缺乏SLC25A39（一种线粒体谷胱甘肽转运蛋白）的细胞中进行的二次合成致死筛选确定了其旁系同源物SLC25A40作为功能性对应物。
8. 类似地，在缺乏胆碱转运蛋白FLVCR1（SLC49A1）的细胞CRISPR筛选中，FLVCR2（SLC49A2）被鉴定为胆碱转运蛋白。
9. 然而，这些筛选的通量较低，通常一次只测试一种转运蛋白。
10. 组合CRISPR筛选解决了这个限制，使同时干扰多种基因成为可能。
11. 最近一项针对线粒体转运蛋白的组合遗传筛选确定了编码SLC25A37和SLC25A39的基因之间的相互作用，将后者表征为线粒体谷胱甘肽进口所必需。
12. 另一项以旁系同源物为重点的原则研究，利用了它们潜在的功能相似性，并验证了已知的SLC25A28/SLC25A37的关联，两者都编码线粒体铁转运蛋白。
13. 尽管组合CRISPR筛选在基因功能发现方面具有巨大潜力，但其复杂性随着每次额外的基因删除呈指数增长。
14. 迄今为止，这个问题通过聚焦于较小基因子集或预筛选对的文库得到了解决。
15. CRISPR-Cas12系统的最新进展提供了更有效的组合靶向，为更大规模的筛选铺平了道路。
16. Wolf等人最近的工作利用这种方法来剖析SLC-SLC和SLC-酶遗传相互作用，突显了锌转运蛋白SLC30A7/SLC30A5和SLC30A7/SLC30A6的冗余性。
17. 此外，利用来自其他物种如酵母的现有合成致死数据，可以基于序列和功能相似性推断哺乳动物转运蛋白的功能。

Para_03

1. 虽然基因筛选对于推断SLC功能非常强大，但它们并不能直接将转运蛋白与底物联系起来。
2. 然而，识别那些在特定营养物质缺乏的情况下因缺失而导致增殖缺陷的转运蛋白，或者那些功能获得可以缓解这些缺陷的转运蛋白，仍然可以为这些转运蛋白的潜在底物提供一些线索。
3. 例如，Chidley等人56和Rebsamen等人57通过CRISPR干扰/激活（CRISPRi/a）筛选确认了SLC7A1对于精氨酸和赖氨酸的吸收是必不可少的58,59，并在营养缺乏条件下绘制了这种转运蛋白依赖性。
4. 值得注意的是，CRISPR激活筛选可以识别在研究细胞系中不表达的相关基因，而CRISPR干扰或CRISPR功能丧失筛选可能会遗漏这些基因。
5. 事实上，最近的一项研究确定了SLCO2B1——一种小胶质细胞富集蛋白——作为一种血红素进口蛋白，在铁限制条件下能够促进细胞增殖60。
6. 我们预计结合这样的基于CRISPR的平台与组合靶向方法，既能连接潜在底物又能解决冗余问题，将会特别强大，有助于揭示SLC的功能。

Para_04

1. 最后，上述CRISPR筛选方法严重依赖于增殖速率的差异，而增殖速率本身受到细胞系和培养条件的影响。因此，遗传筛选应精心设计，并且条件应量身定制以最大化发现的可能性。
2. 在某些情况下，可以使用与转运蛋白活性相关的替代表型作为读出指标。一个成功的例子是Tsuchiya等人基于荧光激活细胞分选（FACS）的CRISPR筛选，该筛选利用了针对特定细胞器的磷脂胆碱的点击化学标记。
3. 具体而言，Tsuchiya等人将叠氮胆碱引入活细胞中，随后通过定向点击反应对各种细胞器膜上的磷脂胆碱进行不同颜色荧光染料的修饰。
4. 通过胆碱掺入膜作为荧光读出，这种方法发现了FLVCR1作为一种质膜胆碱转运蛋白。
5. 展望未来，将遗传筛选与类似的点击化学方法或其他荧光读出方法（如越来越可用的新陈代谢传感器，例如天冬氨酸、GABA、ATP、乙酰辅酶A、精氨酸、多胺和谷胱甘肽）相结合具有巨大的潜力，考虑到在从头设计蛋白质方面日益增长的努力。

Transporter-substrate binding

转运蛋白与底物结合

Para_02

1. 小分子或离子结合可以改变蛋白质的热稳定性。
2. TSAs 利用这一特性来识别目标蛋白与潜在底物或变构调节剂之间的相互作用，这些相互作用会改变蛋白质的熔点温度。
3. 这些测定是识别底物和验证转运蛋白-底物关系的有价值的工具。
4. 应该注意的是，小分子或离子的结合本身并不保证转运活性，但当与其他证据结合时，它作为转运功能的有力指标。
5. 例如，TSA 促进了对 SLC45A4 作为一种多胺转运蛋白的发现，并使对硫胺素转运蛋白 SLC19A3 的生化特征进行了表征。
6. 同样地，Pyrihová 等人成功使用 TSA 来确认人类线粒体α-酮戊二酸载体（SLC25A11）和二羧酸载体（SLC25A10）的底物。
7. 此外，他们能够通过使用化合物库来鉴定一种未知的 Blastocystis 转运蛋白的底物，突显了 TSA 在阐明转运蛋白-底物相互作用中的实用性。
8. TSA 还可以适应用于细胞提取物，允许同时评估其他蛋白质的稳定性变化作为参考点。
9. 重要的是，TSA 可以与高通量蛋白质组学分析相结合，可用于基于已知底物来识别潜在的转运蛋白候选者。
10. 70 这些测定是识别底物和验证转运蛋白-底物关系的有价值的工具。

Para_03

1. 最近开发的结合了平衡透析的质谱平台（MIDAS）为通过相互作用分析来识别蛋白质的底物和调节剂提供了有前景的方法。
2. 这项技术通过半透性透析膜将纯化的蛋白质与定义的代谢物文库分离，允许代谢物扩散。
3. 在去除蛋白质后，含有蛋白质的腔室中的浓度高于对照容器表明可能存在蛋白质-底物相互作用。
4. 尽管MIDAS主要在酶上得到证明，但它很可能广泛适用于转运蛋白，但一个关键限制是难以纯化SLCs。
5. 类似地，RESOLUTE联盟利用荧光共振能量转移（FRET）和亚细胞小分子传感器等新方法。
6. SuperClomeleon，一种氯敏感的比例FRET传感器，就是这种方法的一个例子。
7. 该系统由卤素敏感的YFP突变体和卤素不敏感的CFP组成，用于监测细胞内氯离子水平，并已被用来验证SLC12A3的功能。
8. 我们设想，像上述提到的工具可以特别强大地用于基于FACS的遗传筛选。
9. 通过使用传感器报告细胞或细胞器内的离子或分子浓度，可以识别影响相应代谢物细胞水平的转运蛋白。
10. 荧光传感器还能够在亚秒级时间尺度上研究转运动力学。
11. 类似地，基于阻抗的监测测定提供了关于转运活性的实时信息，如对于谷氨酸转运蛋白EAAT1（SLC1A3）所展示的那样。
12. 虽然上述方法并不能明确证明转运活性，但它们有助于识别潜在的底物，这些底物随后可以进行测试。

Organellar metabolomics approaches

细胞器代谢组学方法

Para_02

1. 最近线粒体、81溶酶体、82高尔基体、83内体、84和过氧化物酶体85的细胞器免疫纯化方法的发展使得在几分钟内即可分离这些细胞器，而传统的生化测定则需要数小时。
2. 这些技术近年来促进了多种代谢物转运蛋白的鉴定。
3. 例如，溶酶体免疫纯化确定SPNS1（SLC63A1）是一种溶血磷脂胆碱（LPC）的转运蛋白。82,86,87
4. 同样地，溶酶体和黑素体免疫纯化方法导致发现了MFSD12（SLC59B1）是一种半胱氨酸转运蛋白。87
5. 未靶向代谢组学方法的日益可用性进一步补充了这一方法，提供了关于血浆膜和细胞器转运蛋白底物和下游产物的见解。
6. 通过使用同位素标记示踪剂，不仅可以研究通过SLCs吸收底物的过程，还可以研究其进入细胞器后的命运。
7. 两项最近的研究利用同位素追踪和线粒体IP来研究通过SLC25A48进入线粒体后的胆碱转化为甜菜碱的过程。37,81
8. 对于这些研究，需要确定细胞器转运蛋白的生理位置，因为错误定位可能会发生，尤其是在过度表达系统中。
9. 由于缺乏可靠的针对SLC蛋白的抗体，这些问题变得更加复杂。
10. 然而，开发允许标记内源性蛋白质的敲入系统有助于解决这个问题。
11. 最后，随着分辨率能力的提高，空间代谢组学技术有望深化我们对单细胞和细胞器水平代谢的理解。
12. 例如，NanoSIMS等方法可以表征亚细胞水平的化学成分，可用于研究SLCs在细胞器中的作用。88

Structural approaches

结构方法

Para_02

1. 近期冷冻电镜技术的进步彻底改变了我们对代谢物运输结构机制的理解。
2. 冷冻电镜擅长在去垢剂溶液和脂质纳米盘中捕捉多种接近天然状态的膜蛋白结构。
3. 这使得能够观察到开放至膜两侧以及封闭构象的转运蛋白-底物复合物，阐明了跨膜转运的潜在机制。
4. 结构方法不仅识别出对底物识别至关重要的氨基酸残基，还识别出底物结合后结构的变化。
5. 这一现象由众多具有结合底物（如SLC6A1、SPNS2、SLC5A7和FLVCR1/2 [SLC49A1/SLC49A2]）的冷冻电镜结构所证实，提供了详细的代谢物导入机制视图。
6. 类似地，几种不同结构状态下谷氨酸转运蛋白EAAT3的结构提供了关于反向转运和同向转运机制的见解，揭示了代谢底物与离子运动之间的耦合关系。
7. 另一项最近的研究利用模拟膜的脂质纳米盘和冷冻电镜来研究原核生物谷氨酸转运蛋白同源物的转运机制以及伴随转运的膜适应性。
8. 这种方法使我们获得了其他结构，例如在以前未检测到的构象下的翻转酶TMEM16，并揭示了在底物转运的不同阶段膜与蛋白质之间的相互作用。
9. 除了阐明转运机制外，冷冻电镜还可以揭示变构调控。
10. 最近，Parker等人确定了氯离子结合到有机阴离子转运蛋白OAT上如何控制α-酮戊二酸转运的分子基础。
11. 另一个令人瞩目的例子是阐明嘌呤依赖性调控解偶联蛋白1（UCP1）（SLC25A7）功能的结构基础的研究。
12. 不幸的是，该方法相关的技术难题，如蛋白质纯化和样品制备，仍然是广泛应用的主要瓶颈。
13. 此外，并不是总是可以轻松获得蛋白质在底物结合状态下的结构。
14. 结构方法未来的发展将为我们提供更多关于SLC转运功能的见解。

In silico methods

计算机模拟方法

Para_02

1. 计算能力的突破和结构方法的进步使得使用分子动力学（MD）模拟代谢物运输成为可能。
2. 例如，这种方法揭示了细菌亮氨酸和尿嘧啶转运蛋白以及古菌谷氨酸转运蛋白的活性。
3. 最近，Rullo-Tubau等人获得了SLC7A10/SLC3A2的冷冻电镜结构，这是一种小的中性氨基酸交换器，并利用分子动力学来深入了解运输机制。

Para_03

1. 分子对接用于配体/药物发现是具有结构信息的计算建模的另一个应用。
2. 例如，Cook等人利用分子动力学模拟和分子对接来指导L型氨基酸转运蛋白1（LAT1）（SLC7A5）配体的合理设计。
3. 同样地，Rodriguez等人利用这些方法研究SLC7A8底物特异性。
4. 尽管在SLCs背景下只有少数应用，但超大型化学文库的最近兴起使得基于结构的配体发现平台更加有力。
5. Singh等人使用超大型文库对接发现了构象选择性和靶点选择性的SERT（SLC6A4）抑制剂，这些抑制剂显示出抗抑郁样效果，并缓解小鼠模型中的阿片类戒断。
6. 最初设计用于寻找新的生物活性物质，这种方法有可能被重新用于识别SLCs的内源性底物。

Para_04

1. 然而，冷冻电镜和X射线结构的可用性仍然是使用对接和分子动力学方法的限制。
2. 人工智能的应用可能会通过提供精确的蛋白质折叠预测来解决这一挑战。
3. AlphaFold2（AF2）模型是研究蛋白质功能的一个很好的起点。
4. 高质量的AF2模型的可用性扩展了基于序列和结构同源性的大规模比较分析的搜索库。
5. 在某些情况下，冷冻电镜分析和AF2预测甚至可以相互补充。
6. Jungnickel等人最近将MFSD1去孤岛化为溶酶体二肽转运蛋白，并获得了其向外的冷冻电镜面向构象。
7. 这些数据与AF2模型相结合，使得推断向内面向构象成为可能，从而阐明了转运机制。
8. 此外，虽然以前高分辨率的冷冻电镜/X射线结构是分子对接的前提条件，但越来越多的证据表明，AF2模型也可以满足要求。
9. 最近关于针对σ2和5-HT2A受体的AF2结构进行的两次成功的对接活动的报告支持这一点，
10. 这提供了一种乐观态度，认为这种方法可以应用于具有高质量AF2预测的其他靶标。
11. 鉴于这些进展，我们还设想这些方法可以扩展用于研究SLCs及其底物的鉴定。

Navigating trade-offs in SLC deorphanization approaches

SLC去孤儿化方法中的权衡导航

Para_02

1. 虽然技术进步显著扩展了我们用于SLC脱孤儿化的工具箱，但仍然缺乏一个"理想"的平台。
2. 特别是，没有高通量方法能够同时阐明精确的转运机制和生理相关性。
3. 在这样的限制下导航需要在选择适当技术时仔细评估这些目标之间的权衡。
4. 为了说明这种三难困境，我们创建了一个"地图"，反映了已建立技术的优势和局限性（图3）。
5. 提供高度精确的机制见解的方法（x轴右侧）包括结构生物学技术，如冷冻电镜或X射线晶体学，或者在较小程度上，经典的生物化学方法蛋白脂质体转运测定。
6. 然而，这些方法本质上是低通量的，并且通常对转运蛋白的生理相关性提供的见解有限。
7. 优先考虑生理意义的技术包括动物模型中的反向遗传学研究。
8. 虽然对于理解转运蛋白的生理作用非常宝贵，但这些方法可能资源密集且不适用于大规模脱孤儿化工作，涵盖众多孤儿基因。
9. 此外，它们通常只提供底物或转运机制的间接证据。
10. 相比之下，CRISPR为基础的遗传筛选或热移位蛋白质组学等高通量方法可以在较低的机制精度或生理相关性成本下并行表征多个基因或底物。
11. 然而，目前只有非常有限数量的方法能够同时表征大量的转运蛋白和底物。
12. 此类平台的一个例子是计算机模拟模型，它可以并行地将潜在底物高通量对接到多个转运蛋白的结构模型中，但这些方法目前远未提供精确的机制和生理相关信息。
13. 尽管理想的能够在所有三个维度（通量、机制和生理学）上表现出色的技术可能仍然遥远，但许多新技术已经涌现，以在不止一个维度上表现出色。
14. 如今，有许多更多的高通量技术平台，例如代谢组学的全基因组关联研究（GWAS），可以生成关于转运机制或生理学的不精确但仍然高度信息性的数据。
15. 这些平台对于以相对较低的成本生成有关转运蛋白功能的可测试假设至关重要。

图片说明

◉ 图3。SLC去孤儿化技术的权衡 SLC去孤儿化技术基于机制精确性（x轴）和生理相关性（y轴）的权衡。大小和颜色的增加（从浅红到深红）表示通量从低到高。理想的技术位于右上角，由虚线圈出。◉ 增加的大小和颜色（从浅红到深红）表示通量从低到高。◉ 理想的技术位于右上角，由虚线圈出。

Taking it further: Post-deorphanization efforts

Para_01

1. 在鉴定出转运蛋白的底物之后，接下来的阶段涉及研究转运功能受损的后果。
2. 在这里，我们概述了两个去孤儿化后的重要方向，这对于全面理解转运蛋白的功能至关重要。

Systemic metabolic effects of transporters

转运蛋白的系统代谢效应

Para_02

1. 一个转运蛋白的代谢功能连贯模型可以简化如下：转运蛋白（T）通过运输其底物（S）来贡献于生理功能（F）。
2. 虽然前几节描述的去孤儿化工作侧重于解码给定转运蛋白的底物特异性，但对其体内作用的全面理解需要研究因该转运蛋白导致的代谢物可用性改变的功能意义。
3. 在这个过程中，区分不由底物运输介导的生理后果是关键。

Para_03

1. 到达这样的三部分模型关于转运体（T）、底物（S）和功能（F），通常需要多步骤的方法。
2. 我们可以想象至少两条路线来填补这些知识空白。
3. 第一条路线始于在一个给定的生理场景下表征代谢重编程（模型中的底物[S]-功能[F]分支），识别具有改变的可用性或通量的关键代谢物，然后确定涉及的转运体。
4. 一个值得注意的例子是发现SLC25A44作为线粒体转运体支持寒冷暴露期间产热的BCAA：研究人员首先表征了寒冷暴露期间循环代谢物水平，并发现棕色脂肪组织积极清除血浆BCAA。
5. 由于BCAA的氧化发生在线粒体中，他们随后在寒冷暴露下显著诱导的基因中寻找候选线粒体转运体，从而确定了SLC25A44作为线粒体中BCAA进口商。
6. 这是一种强大的方法，因为生理或病理情景下的代谢物谱的稳健变化常常可以指出起作用的转运体，尽管在许多情况下，这种转运体活性可能并不新颖。

Para_04

1. 一个替代的方法是首先表征这种代谢物转运蛋白对全身代谢表型的影响（模型中的转运蛋白[T]-功能[F]分支），然后检查一种底物如何导致有机体代谢的变化。
2. 对此的一种常见策略是反向遗传学——生成敲除小鼠模型随后进行广泛的表型分析。
3. 然后，为了明确证明相应的底物作为代谢效应的媒介作用，应该通过补充或使用遗传方法恢复代谢物水平来挽救代谢表型。
4. 对于多功能转运蛋白，如果运输所需的残基是独特的，则还应单独分离特定底物的效果。
5. 例如，为了探讨FLVCR1（SLC49A1）介导的胆碱转运在生理上的贡献，我们最近在小鼠妊娠期间补充了全身Flvcr1敲除小鼠的胆碱，这部分挽救了发育缺陷。
6. 此外，叶酸补充挽救了Rfc1-null（Slc19a1）小鼠的胚胎致死性。
7. 类似的方法涉及向携带转运蛋白突变的人类受试者施用代谢物。
8. 例如，患有SLC52A2/3突变的患者（表现为Brown-Vialetto-van Laere综合征）在接受高剂量核黄素后有所改善。
9. 尽管这些分析成本高昂且耗时，但可以深入洞察SLC成员在正常生理以及疾病中的功能作用。
10. 然而，这种方法也有其局限性。单一转运蛋白的缺失可能导致由于功能同源基因或重新连接受影响代谢途径的替代机制引起的轻微表型。
11. 此外，表型效应可能仅在压力条件下或在其他相关基因功能障碍时才被观察到。

Para_05

1. 另一种表征具有已建立的转运蛋白-底物（T-S）连接的SLC的方法是识别导致先前与底物相关疾病（S-F）的突变。例如，在发现SLC7A7作为阳离子氨基酸转运蛋白后，Torrents等人确定了导致赖氨酸尿蛋白不耐症的SLC7A7突变，该病的特点是赖氨酸和精氨酸吸收受损。122,123
2. 尽管这种方法有效，但它需要事先了解与底物相关的疾病。最近，大规模的全表型关联研究（PheWASs）提供了通过同时考虑数千种表型来克服这一差距的机会，从而产生涉及转运蛋白（T）、底物（S）和功能（F）的全面模型。
3. 鉴于这些研究中有大量参与者，有可能找到甚至罕见的变异或导致疾病进展的变异组合（模型中的转运蛋白[T]-功能[F]分支）。然后，匹配变异对代谢物和表型的影响（S-F）将进一步缩小后果到与底物转运相关的那些方面，从而完成模型。
4. 然而，由于数据中存在噪声，特别是在表型定义不精确的情况下，从这样的结果中得出结论时应谨慎。

Para_06

1. 最后，调查人员应该考虑到，通过早期去孤儿化工作识别出的转运蛋白（T）-底物（S）连接在生理环境中可能是复杂的。
2. 分子跨膜运动受底物可用性、竞争性底物、电化学梯度、转运蛋白表达水平和转运蛋白亲和力的影响。
3. 不同环境中的细胞可以通过调节SLC丰度或表达影响同一底物的不同亲和力的转运蛋白的不同组合来‘调整’转运活性。
4. 一个经典的例子是多种GLUT转运蛋白，它们导入六碳糖，包括葡萄糖。
5. 这一家族的成员具有独特的组织表达模式、可变的Km，并且以不同的方式受到调控。
6. 因此，通过生成条件敲除或突变小鼠模型来阐明转运蛋白在各种组织中的作用将是宝贵的。
7. 后一种模型可以阐明对多种底物具有偏好性的转运蛋白在组织特异性方面的底物选择。

Homeostatic regulation of SLC transport activity

SLC转运活性的稳态调节

Para_02

1. 作为细胞和亚细胞区室的代谢通道，SLCs 是动态调节代谢稳态的理想下游效应子。
2. SLCs 经常被进化所借用以介导细胞对压力的反应。
3. 例如，胰岛素调节的葡萄糖转运蛋白 GLUT4（SLC2A4），13 和系统 Xc− 半胱氨酸-谷氨酸反向转运蛋白，在氧化应激期间激活 NRF2 和 ATF4 转录因子时其水平会上调，126, 127。
4. 越来越多的 SLCs 被去孤儿化，为阐明它们在营养和压力响应机制中的功能作用提供了令人兴奋的机会。

Para_03

1. 过去研究的一个关键信息是SLC活性的调节是多模式的。
2. 虽然转录调控得到了广泛记录，但SLC活性的翻译后和转录后调控对其潜在功能同样至关重要。
3. 在许多情况下，SLC活性的转录后调节通常涉及更专业的机制，这些机制揭示了这种调节背后的生物学原理。
4. 一个例子是在二价金属转运蛋白SLC11A2128的一个剪接变体中存在铁响应元件（IREs）；当铁耗尽时，铁响应蛋白（IRPs）结合并稳定含有这些短发夹IRE序列的mRNA分子，这些序列位于它们的3′非翻译区。
5. 剪接变体对铁的不同反应性也与它们的C末端氨基酸序列相吻合，这些序列控制着它们的细胞内运输，表明铁稳态与铁吸收的区域化活动之间存在着紧密联系。
6. SLC活性调节的多模态性既带来了挑战也提供了机会。
7. 一个关键挑战是观察到的mRNA或蛋白质水平变化与其实际体内活性之间的潜在脱节。
8. 然而，转录物丰度、蛋白质水平和生物活性之间的这种差异可以作为存在新的调节机制的有价值线索。
9. 一些最近的研究利用全蛋白质组范围的分析来识别受快速蛋白水解影响的候选SLCs，包括线粒体转运蛋白SLC25A38和SLC25A39.129,130。
10. 通过不同的方法生成了一大批关于快速周转蛋白质的数据，包括定量蛋白质组学131、使用荧光蛋白标签的ORF文库的高通量报告测定法132以及新生蛋白质的化学标记法133。
11. 这些对蛋白质稳定性的分析为进一步识别对于其周转至关重要的残基或序列特征铺平了道路，这可能为营养状态或生长信号响应下的翻译后调节机制提供见解。
12. 以线粒体谷胱甘肽转运蛋白SLC25A39为例，对蛋白酶敏感序列的分析揭示了介导感知线粒体基质谷胱甘肽和控制蛋白周转的关键半胱氨酸残基。
13. 我们预计系统地挖掘蛋白质稳定性分析数据将阐明尚不为人知的调节代谢物运输的途径。

Para_04

1. 表现出对环境刺激的稳健和动态响应的SLCs值得进一步研究以阐明潜在的分子回路。
2. 这样一个分子机制的工作模型必须回答两个关键问题：（1）环境刺激的感觉机制；（2）这种感觉机制是如何与控制转运蛋白水平或活性耦合的。
3. 虽然营养物质和压力感受机制是多样化的且依赖于上下文，但对于SLCs而言，它们通常汇聚到少数几个共同的路径来改变转运蛋白活性。
4. 许多转运蛋白在转录水平上被诱导，通常是作为共享功能连接的一组基因的一部分。
5. 例如，系统Xc-成分SLC7A11在氧化应激下通过KEAP1/NRF2通路被诱导，以增加细胞对胱氨酸的摄取，胱氨酸是主要抗氧化分子谷胱甘肽的前体，以及多种参与抗氧化防御机制的酶。
6. 同样地，氨基酸转运蛋白SLC7A5和SLC1A5在整合应激反应和ATF4信号通路激活时被诱导，这介导了由于饥饿或细胞器功能缺陷导致的大量氨基酸耗尽后的适应。
7. 因此，表达或功能相关性可作为潜在调控回路的第一个线索。
8. 对于受快速蛋白质水解影响的转运蛋白，揭示潜在蛋白质机制相互作用的成功策略包括遗传学或生物化学识别特定的蛋白酶，并绘制易降解的蛋白质序列图谱。
9. 此外，一些转运蛋白受到翻译后修饰，这可能作为一种有效的、可逆的机制来调节转运蛋白活性。
10. 一个显著的例子是UCP1（SLC25A7）中的C253，在寒冷暴露期间发生硫醇化，并支持对交感刺激作出增强热生成的响应。
11. 阐明类似的机制可以从不断增加的各种可逆翻译后修饰的范围和动态性的数据中受益。

Para_05

1. 此外，从本质上讲，SLCs位于拓扑上分离的隔室的交界处。因此，它们的活性可能会受到脂质和周围水环境变化的影响，以及它们在膜隔室之间的转运。
2. 膜脂（尤其是心磷脂）已知能够维持SLC25家族线粒体转运蛋白的活性，而几种血浆膜SLC成员已被证明可以通过与胆固醇的功能性调节以及结构上的相互作用来改变。
3. 例如，人多巴胺转运蛋白（SLC6A3）和血清素转运蛋白（SLC6A4）的活性已被证明可以被膜中的胆固醇正向调节，
4. 并且蛋白质的晶体结构能够解析出与蛋白质跨膜螺旋相互作用的胆固醇分子或胆固醇基团。
5. 生化分析表明，胆固醇可以通过促进向外开放构象来改变转运动力学。
6. 类似地，对于人类LAT1或SLC7A5，脂质密度可以从与SLC3A2复合物的冷冻电镜结构中观察到。
7. 有趣的是，在SLC7A5/SLC3A2界面协调磷脂酰乙醇胺结合的一个残基（R183）不仅对转运蛋白的活性至关重要，还参与了棕榈酰化，可能还参与了SLC7A5的转运，这突显了转运蛋白功能与膜脂之间复杂的相互作用。

Para_06

1. 此外，对于绝大多数SLCs，人们对它们的转运机制知之甚少。
2. 最近的发现扩大了受转运调控控制的转运蛋白范围，并揭示了触发这些过程的新刺激。
3. 例如，哺乳动物血红素转运蛋白SLC48A1（HRG1）在暴露于氧化的红细胞后，在吞噬膜上富集。
4. 这表明巨噬细胞在清除衰老红细胞的过程中，有一种稳态机制来调节其血红素摄取活性。
5. 有趣的是，许多SLCs拥有面向胞质的无序区域，这些区域被认为参与了转运调控。
6. 最近对蛋白质组范围内泛素化修饰的定量研究强调了这种调控机制的潜在广泛性：
7. SLC蛋白的面向胞质的残基富含高占据的泛素化位点，这些位点似乎不介导蛋白质降解，而是可能控制它们的转运。
8. 这些泛素化是否响应信号和压力还有待进一步研究。

Para_07

1. 最后，建立SLC调节机制的生理意义需要适当的模型和方法来特异性地干扰或脱离这些调节回路。
2. 量化代谢活动达到或超越细胞分辨率仍然是一项重大挑战；因此，已经开发了许多代理方法，从体内同位素追踪到基因编码报告器，用以估计由转运蛋白介导的代谢流。
3. 已经开发了具有精确遗传操作的动物模型，这些操作消除了调节特征（例如UCP1 [SLC25A7] C253A的情况），并显示出明显的代谢表型，为这些调节机制的生理意义提供了有力证据。
4. 总之，阐明转运活性的稳态调节及其生理功能仍然是一个充满活力的研究领域，需要量身定制的方法。

Concluding remarks

Para_01

1. 鉴于关于SLCs已经积累了广泛的知识，我们提出了一种基于证据的框架来注释转运蛋白-底物关联，并提出了一个补充的"权衡技术"图谱。
2. 我们预计这一尝试将刺激标准化SLC研究的努力，并指导未来的孤儿化研究。
3. 随着新兴技术的发展，对转运蛋白的研究进展将使我们更接近回答几个世纪前帕多瓦的桑克托里乌斯和奥弗顿提出的代谢基本问题。
4. 我们预测，几乎所有未注释的SLCs将在不久的将来被去孤儿化。
5. 随着我们对SLCs及其底物在生理学中的了解不断加深，理解转运蛋白-底物关系也将变得更加深入。
6. 对SLCs进行遗传操作（敲除或过表达）提供了强有力的工具，用于控制代谢物水平、研究代谢功能障碍以及阐明底物命运和稳态调节。
7. 像来自Resolute财团的大规模数据集的日益丰富可用性，将是这些努力的一个宝贵资源。

Para_02

1. 即将到来的十年SLC研究不仅将回答基础代谢的问题，还将把这一知识转化为临床应用。
2. 通过理解SLCs在生理学、先天性代谢错误以及其他疾病中的作用，我们可以为这些疾病开发有针对性的饮食或治疗干预措施。
3. SLCs作为癌症研究中药物靶点的认识日益增强，例如RGX-202对SLC6A8肌酸转运蛋白的抗癌效果就证明了这一点。
4. SLCs和计算技术的进步相结合将加速这些药物发现工作。

Para_03

1. 尽管近年来在SLC生物学方面取得了显著进展，但仍有许多基本问题尚未得到充分探索。
2. 转运蛋白-膜协同作用的结构基础是什么，使它们能够定位到特定的细胞区室？
3. SLC中的广泛性和冗余性是适应性特征还是进化过程中的随机事件？
4. 转运蛋白功能及其调控机制是如何共同进化的？
5. SLC除了作为底物转运体外，是否还有其他作用？
6. 虽然其中一些问题目前可能难以解决，但未来的研究无疑将提供一些答案。

Acknowledgments

Para_01

1. 我们要感谢吕建库、Olga Boudker 和 Eric R. Gamazon 对我们手稿草稿提供的反馈。
2. A.K. 得到了 Boehringer Ingelheim Fonds 博士奖学金的支持。
3. Y.L. 得到了 NIH/NCI 1F99CA284249-01 的支持。
4. T.C.K. 得到了 NIH/NIDDK（F32 DK127836）、Shapiro-Silverberg 转化研究促进基金以及洛克菲勒大学默克博士后奖学金，还有 NIDDK K99-DK140517 的支持。
5. K.B. 得到了 NIH/NIDDK（R01 DK123323-01 和 R01 DK140337）、NIH/NCI（R01 CA273233）的支持，同时还得到了 Mark 基金会新兴领导者奖，并且是 Searle 和 Pew-Stewart 学者。
6. 我们要感谢许多研究人员，由于篇幅限制，我们无法引用他们对这一领域有价值的贡献。

Author contributions

Para_01

1. K.B., A.K. 和 Y.L. 撰写了这篇观点。
2. A.K., M.G. 和 T.C.K. 根据循证框架调查了运输清单。

Declaration of interests

Para_01

1. K.B. 是 Nanocare Pharmaceuticals 和 Atavistik Bio 的科学顾问。

Supplemental information

Para_01

1. 下载：下载电子表格 (41KB)
2. 表 S1. 根据基于证据的框架对转运蛋白的调查