武科大网讯 近日，我校化学与化工学院/核磁共振与分子科学交叉研究院杨俊教授团队受邀在国际化学领域顶级综述期刊《化学研究述评》（Accounts of Chemical Research）上发表专题综述论文，题为“Structure and Dynamics of Membrane Proteins in Native Cellular Membranes Revealed by In Situ Solid-State NMR”。论文第一作者为谢华勇副教授和赵伟静高级实验师，通讯作者为杨俊教授，我校为论文第一完成单位。《化学研究述评》作为国际公认的三大化学综述期刊之一，以“自我综述”为鲜明特色，主要系统介绍作者团队自身的系列研究成果。此次受邀在该期刊发表综述论文，体现了该团队在细胞原位固体核磁共振领域的系统性的研究工作得到了国内外同行的关注和认可。

膜蛋白是细胞功能的核心执行者，也是超过60%药物的作用靶点，其功能深度依赖于天然细胞膜的复杂环境。天然细胞膜由多种蛋白质、脂质及其他小分子构成，具有高度异质性与不对称性，通过特定的脂质组成、疏水匹配、曲率张力和电荷分布，深刻影响膜蛋白的折叠、构象平衡与动态行为。传统研究方法通常将膜蛋白从天然膜中提取并重构至去垢剂或人工脂质双层中，这些简化环境往往破坏蛋白的天然构象与功能，导致对分子机制的误读。因此，在天然细胞膜中原位解析膜蛋白的高分辨率结构，一直是结构生物学领域的重大挑战。

针对这一难题，研究团队在过去十年中系统发展了原位固体核磁共振（NMR）方法学，从样品制备、信号采集到结构计算，构建了一套完整的方法学体系。团队首次实现了在天然大肠杆菌细胞膜中完成膜蛋白的完整化学位移归属、高分辨率三维结构测定和残基特异性动态分析。代表性成果包括：首次在天然膜中解析水通道蛋白AqpZ的原子分辨率结构（Sci. Adv. 2023, 9 (44), eadh4168.；J. Am. Chem. Soc. 2018, 140 (25), 7885–7895.），首次利用¹H检测ssNMR在天然膜中解析机械敏感通道MscL的高分辨率结构（J. Am. Chem. Soc. 2026, 148 (9), 9433–9448.），并揭示了天然膜通过增强跨膜螺旋的慢集体运动来调控MscL通道活性的动态机制（J. Am. Chem. Soc. 2024, 146 (46), 31472–31485.）。此外，团队还在天然膜中捕捉到糖转运蛋白SemiSWEET的两种共存构象，直接验证了“交替访问”转运机制的动态过程（Sci. Adv. 2025, 11 (46), eadv4583.；JACS Au 2023, 3 (12), 3412–3423.）。该综述系统总结了上述进展，重点介绍了团队构建的细胞原位动态结构解析方法学体系，该体系在信号选择性、灵敏度增强、距离约束指认、动力学探测四个方面取得系统性突破，显著提升了细胞原位固体NMR的灵敏度和分辨率，使得在复杂天然膜环境中进行原子尺度结构研究成为可能。

此次综述的发表，是对团队十年研究成果的系统总结，也为推动原位固体核磁共振在膜蛋白生理机制研究中的广泛应用提供了方法，助力我国在原位固体核磁共振研究领域保持国际领先地位。上述研究得到了国家自然科学基金、中国科学院、湖北省自然科学基金及中国博士后科学基金的资助。

论文链接：

2026_Acc. Chem. Res.: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.5c00872

2026_J. Am. Chem. Soc.: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c19046

2025_Sci. Adv.: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adv4583

2024_J. Am. Chem. Soc.: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c07779

2023_JACS Au: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.3c00564

2023_Sci. Adv.: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh4168

2018_J. Am. Chem. Soc.: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b03446