甲狀腺激素（包括甲狀腺素T₄和生物活性形式三碘甲狀腺原氨酸T₃）是調控發育和代謝的核心分子，其跨膜轉運依賴單羧酸轉運蛋白MCT8和MCT10。MCT8缺陷會導致嚴重的神經發育障礙和代謝紊亂，但長期以來，甲狀腺激素轉運的分子機制和MCT8突變致病原理仍不明確。

為破解這一難題，Human Technopole等機構的研究團隊通過冷凍電鏡技術，首次解析了人源MCT8和MCT10在配體結合前后的高分辨率結構，揭示了甲狀腺激素轉運的分子機制，相關成果發表于《Nature Communications》。研究采用冷凍電鏡解析了五種狀態的結構（包括MCT8的apo狀態、T₄結合狀態、抑制劑結合狀態、致病突變體D424N，以及MCT10的T₄結合狀態），結合顯微尺度熱泳動（MST）和細胞轉運實驗，系統闡明了轉運機制。

甲狀腺激素結合與轉運
通過HeLa細胞過表達實驗證實FLAG標記的MCT8/MCT10能有效介導T₄內流，且silychristin可特異性抑制MCT8活性。體外結合實驗顯示MCT8對T₄（K_d=8.9μM）和抑制劑（K_d=44.5 nM）具有高親和力，而MCT10對T₄的親和力（K_d=10.7μM）顯著高于silychristin（K_d>75μM）。

MCT8和MCT10在T₄轉運周期中的結構
冷凍電鏡結構顯示，MCT8和MCT10均呈現典型的雙向開放構象。T₄通過羧基與保守殘基R371形成鹽橋，其碘化芳香環嵌入疏水口袋。關鍵發現包括：1）T₄結合誘導TMH7的F336-Y339構象變化，促使CTD（C端結構域）與NTD（N端結構域）閉合；2）MCT10的IFS（內向開放狀態）中T₄旋轉暴露于胞質側，驗證了“交替訪問”轉運模型。

MCT8致病突變體D424N的結構
致病突變D424N導致CTD結構域穩定性降低，TMH7位移5?，雖保留T₄結合能力，但構象變化受阻，解釋了該突變導致嚴重臨床表型的分子基礎。

silychristin抑制MCT8的機制
抑制劑通過占據T₄結合位點并與F115、R371等殘基相互作用，將MCT8鎖定在OFS（外向開放狀態）。關鍵殘基F213（對應MCT10的Y184）的差異決定了silychristin對MCT10的低抑制性，而突變體Y184F可恢復MCT10的抑制劑敏感性。

這項研究首次在原子水平揭示了甲狀腺激素轉運的動態機制，闡明了MCT8缺陷癥的致病原理，并為設計靶向MCT8的小分子藥物提供了結構模板。通過比較MCT8與MCT1（乳酸轉運蛋白）的結構差異，研究者還提出了MCT家族底物特異性的進化規律，為理解膜轉運蛋白的功能多樣性提供了新視角。