融入細胞膜的蛋白質在將營養物質運送到我們細胞內的預定目的地方面發揮著關鍵作用。如果這個運輸系統出現故障，代謝物無法到達它們的目標，就會對人類健康產生不利影響，導致從罕見疾病到神經退行性疾病，甚至癌症。更深入地理解代謝物如何被運輸到細胞中，可以為與代謝物運輸有關的疾病的潛在療法鋪平道路。

像這裡描述的小鼠胚胎，如果它們缺少膽鹼轉運體FLVCR1，就會在子宮內死亡。但是給它們補充膽鹼可以增加它們的壽命。資料來源：洛克菲勒大學代謝調節和遺傳學實驗室

但事實證明，與哪些蛋白質運輸哪些營養物質相匹配是很困難的–迄今為止，大約30%的載體蛋白質還沒有被映射到它們的營養物質上。現在，一項新的研究揭示了負責將膽鹼運入細胞的蛋白質。該研究結果發表在《細胞代謝》上，可能對患有後柱共濟失調伴視網膜色素變性（PCARP）的人有直接影響，這種疾病是由這種轉運蛋白的突變引起的。

洛克菲勒大學Kivanc Birsoy實驗室的博士後研究員Timothy Kenny說：”你可以在市場上買到補充膽鹼–它很容易管理，而且病人可以容忍相當高的膽鹼水平。我們的發現可以很容易地轉化為臨床。”

這些結果也可能為進一步的發現鋪平了道路，這些發現是對其他運輸蛋白的內部運作以及與它們的功能障礙有關的疾病的刨除。”整個研究是一個概念的證明，”Birsoy說。”通過系統地識別所謂的’孤兒’運輸蛋白，我們不僅可以解決人類生物學中的奧秘，而且可以解決人類健康中的奧秘。”

人類血液中大約有5000種不同的代謝物，而科學家仍然不知道其中有多少進入細胞。Birsoy、Kenny及其同事決心改變這種狀況，開始研究運輸蛋白。該團隊採取了一種獨特的廣泛方法來解決這個問題，並在整個人類基因組中搜索了幾十項研究，繪製了運輸工具和代謝物之間的關聯。廣撒網的結果是，一種代謝物–膽鹼–被證明與一種被稱為FLVCR1的膜運輸蛋白有非常緊密的聯繫。

Birsoy說：”在我們的數據中，人們實際上可以拉出多個與特定代謝物相關的運輸蛋白。我們選擇關注膽鹼，因為它有最強的信號”。

膽鹼也是一個有吸引力的選擇，因為與膽鹼缺乏有關的疾病層出不窮。”膽鹼是細胞膜和神經遞質的關鍵成分，所以它在生物學上很重要，而且膽鹼的缺乏也與胎兒酒精譜系障礙、神經變性、肝臟疾病和一些癌症有關，”Birsoy說。

先前的研究已經註意到FLVCR1突變和PCARP（導致視力問題、肌肉無力和空間定位困難）之間的聯繫，這一事實只是讓該團隊更加清楚地意識到他們已經找到了一個具有重要意義的可能配對。

Birsoy及其同事隨後進行了一系列的實驗，以明確證明FLVCR1確實是有關的轉運體。他們發現，沒有FLVCR1的小鼠在子宮內死亡（但如果給它們補充膽鹼，它們會活得更久），缺少產生FLVCR1的基因的人類細胞不僅缺乏膽鹼，而且還可以用蒼蠅的相應基因糾正它們的代謝–這證明了該基因對生命是多麼重要。

此外，用小鼠胚胎進行的實驗提供了證據，表明FLVCR1突變可能是可以通過補充膽鹼進行治療的。如果這一點在人類身上成立，這將意味著通過飲食補充劑為PCARP患者提供所缺的膽鹼可能比試圖修復本應將膽鹼帶入其細胞的轉運器更有意義。

Kenny表示：”科學家們知道PCARP與FLVCR1有關，但他們不知道FLVCR1與膽鹼有關，所以為PCARP患者提供補充膽鹼甚至沒有被考慮。這是一個例子，說明基礎生物學如何讓我們合理地設計療法。”

同時，Birsoy實驗室打算使用這項研究中描述的方法來確定代謝物和轉運體之間更多神秘的聯繫。”鑑於許多轉運體與疾病和藥物目標有關，識別這些轉運體是重中之重，”Birsoy說。”我們現在已經設計了一個重要的策略來完成這個任務”。