烟酰胺核苷酸转氢酶（TH）是一种同二聚体200kDa膜蛋白，与糖尿病中的葡萄糖稳态相关：TH编码基因突变或缺失的小鼠表现出葡萄糖不耐受和胰岛素分泌受损[1-2]。TH将烟酰胺核苷酸之间的氢化物转移与线粒体的基质（in）和膜间空间（out）之间（或原核生物的胞质溶胶和周质之间）的质子易位耦合[3]：NADH+NADP+H+（输出）⇌NAD+NADPH+H+（中）。每个TH单体包含三个结构域：一个可溶的40kDa NAD（H）结合域（结构域I）、一个40kDa膜插层质子通道（结构域II）和一个连接到结构域II的可溶的20kDa NADP（H）绑定域（结构区III）。核苷酸之间的氢化物转移发生在结构域I和结构域III之间；质子易位在结构域II中进行[3]。由于缺乏跨膜结构域和完整酶的结构，TH的机制尚不清楚。我们使用硒代蛋氨酸衍生物和在脂质立方相中获得的晶体汞衍生物，解决了嗜热Thermus TH在2.8-3.0℃的膜插层结构域II的三种晶体结构。在1.8-2.4℃下，还获得了四种可溶畴的晶体结构。利用亚基的高分辨率结构，我们通过晶体学和单粒子低温电子显微镜分别确定了整个TH复合物的结构，分别为6.9Å和18Å。完整的TH结构表明，结构域III亚基违反了局部2倍对称性：一个结构域III的NADP（H）结合位点“面朝上”，与结构域I相互作用进行氢化物转移；另一个“面朝下”与结构域II相互作用以进行质子移位。NADP（H）结合域的交替机制提供了TH如何将氢化物转移耦合到质子动力的见解。
