2025年5月1日，清华大学药学院陈立功教授团队与中国科学院物理研究所、东北农业大学等多单位合作，在《自然通讯》（Nature Communications）杂志在线发表了题为 “Structure and transport mechanism of human riboflavin transporters” 的论文。该项研究首次解析了人源核黄素（维生素B2）转运蛋白 RFVT2 和 RFVT3 与核黄素复合物的冷冻电镜结构，揭示了核黄素识别和转运的分子机制，为理解相关生理过程和疾病机制提供了关键结构基础。

核黄素（维生素 B2）作为许多酶的关键辅助因子前体，在细胞生长和功能中发挥着不可或缺的作用。人体无法自身合成核黄素，其摄取、分布和代谢依赖于三种核黄素转运蛋白（RFVT1 - 3）。然而，这些转运蛋白如何识别和转运核黄素，以及 RFVT3 在低 pH 下活性增强的机制此前并不清楚。

研究团队首先对 RFVT2 和 RFVT3 的功能特性进行了深入研究，发现它们虽对核黄素具有相似的特异性，但 pH 依赖性存在明显差异。为了进一步探究其结构基础，团队创新性地利用 GFP 和纳米抗体作为标记，成功解析了 RFVT2 处于外向封闭状态、RFVT3 处于内向开放状态时与核黄素复合物的高分辨率冷冻电镜结构。通过结构分析和定点突变实验，明确了核黄素在转运蛋白中的结合位点及关键相互作用残基，还发现了 RFVT3 中两个酸性残基 D119 和 E145 决定其 pH 依赖性活性的重要机制。

此外，研究人员通过分子动力学模拟，深入探讨了核黄素结合引起的构象变化以及其在不同状态下的结合自由能差异。基于这些研究结果，团队提出了 RFVTs 转运核黄素的 “rocker-switch” 机制，完善了对其转运过程的理解。

该研究揭示了人源核黄素转运蛋白的结构和转运机制，为深入理解核黄素代谢相关生理过程和疾病发生机制提供了理论依据，还为以 RFVTs 为靶点的药物研发开辟了新的方向，有望为相关疾病的治疗带来新的策略。

中国科学院物理研究所姜道华研究员、清华大学药学院陈立功教授和东北农业大学姜巨全教授为本文共同通讯作者。东北农业大学和中国科学院物理研究所联合培养博士研究生王柯、中国科学院物理研究所博士后陈慧文、原清华大学药学院陈立功课题组博士后程丽丽、北京大学赵珺、北京望石智慧科技有限公司黄博为本论文的共同第一作者，陈立功教授实验室博士生贺新和袁雅萱也做出了重要贡献。该论文得到了国家自然科学基金、北京市科学技术委员会、科技部重点研发计划等项目的资金支持。特别感谢清华大学药学技术中心提供质谱测试。