编辑推荐：
来自清华大学生命科学学院，生物膜与膜生物工程国家重点实验室的研究人员发表了题为“Structural characterization of full-length NSF and 20S particles”的文章，揭示了NSF寡聚体与底物SNARE复合体相互作用的重要结构信息，提供了动力传递的可能机制。相关成果公布在Nature Structural & Molecular Biology杂志上。
生物通报道：来自清华大学生命科学学院，生物膜与膜生物工程国家重点实验室的研究人员发表了题为“Structural characterization of full-length NSF and 20S particles”的文章，揭示了NSF寡聚体与底物SNARE复合体相互作用的重要结构信息，提供了动力传递的可能机制。相关成果公布在Nature Structural & Molecular Biology杂志上。
领导这一研究的是清华大学生命科学学院，中国科学院院士隋森芳教授，隋森芳教授研究组长期从事生物膜及蛋白质复杂体系的结构与功能的研究，曾荣获高校科技进步奖一等奖，国家自然科学奖二等奖等，发表过多篇重要论文。最新这项研究对解聚SNARE复合体的重要ATP酶——NSF蛋白的结构和构象变化，进行了系统的研究。
囊泡运输是真核细胞的基本生理活动之一，与许多重要疾病相关。该过程的最后一步是囊泡和靶膜的融合。位于囊泡上的v-SNARE和靶膜上t-SNARE形成SNARE复合体，将两膜拉近并促使膜融合的发生。SNARE复合体是非常稳定的四螺旋束结构，只有被解开才能被循环利用。NSF蛋白通过接头蛋白α-SNAP结合SNARE复合体形成20S复合体，并水解ATP提供能量将SNARE复合体解开。NSF属于AAA+蛋白家族，以六聚体的形式发挥功能。对NSF和20S复合体的结构及组装机制的研究是揭示囊泡运输得以循环的关键问题。
囊泡运输是真核细胞的基本生理活动之一，与许多重要疾病相关。该过程的最后一步是囊泡和靶膜的融合。位于囊泡上的v-SNARE和靶膜上t-SNARE形成SNARE复合体，将两膜拉近并促使膜融合的发生。SNARE复合体是非常稳定的四螺旋束结构，只有被解开才能被循环利用。NSF蛋白通过接头蛋白α-SNAP结合SNARE复合体形成20S复合体，并水解ATP提供能量将SNARE复合体解开。NSF属于AAA+蛋白家族，以六聚体的形式发挥功能。对NSF和20S复合体的结构及组装机制的研究是揭示囊泡运输得以循环的关键问题。
隋森芳研究组主要通过冰冻电镜技术（Cryo-EM）和单颗粒分析（Single Particle Analysis）的方法重构了全长NSF蛋白在水解ATP过程中各个状态的三维结构，以及20S复合体的三维结构。这些结构表明NSF水解ATP和释放磷酸后，导致了很大的构象变化，由此产生解聚SNARE复合体的动力。20S复合体的三维结构揭示了NSF寡聚体与底物SNARE复合体相互作用的重要结构信息，提供了动力传递的可能机制。
据介绍，Cryo-EM是近年来迅速发展起来的重要结构生物学研究方法，同X晶体学相比，它不需要蛋白质形成晶体，而是直接观察蛋白质在水溶液状态的结构。清华大学结构生物学中心目前拥有FEI公司Tian Krios（300kV）和F20（200kV）高分辨冰冻电镜。该研究成果是国内Cryo-EM领域首次在Nature Structural & Molecular Biology发表的论文。
（生物通：万纹）
原文摘要：
Structural characterization of full-length NSF and 20S particles
The 20S particle, which is composed of the N-ethylmaleimide–sensitive factor (NSF), soluble NSF attachment proteins (SNAPs) and the SNAP receptor (SNARE) complex, has an essential role in intracellular vesicle fusion events. Using single-particle cryo-EM and negative stain EM, we reconstructed four related three-dimensional structures: Chinese hamster NSF hexamer in the ATPγS, ADP-AlFx and ADP states, and the 20S particle. These structures reveal a parallel arrangement between the D1 and D2 domains of the hexameric NSF and characterize the nucleotide-dependent conformational changes in NSF. The structure of the 20S particle shows that it holds the SNARE complex at two interaction interfaces around the C terminus and N-terminal half of the SNARE complex, respectively. These findings provide insight into the molecular mechanism underlying disassembly of the SNARE complex by NSF.
生物通微信公众号
生物通 版权所有
