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8月中国学者参与的多项研究在Nature杂志及其重要子刊上发表,其中最受瞩目的应该就是清华大学施一公教授研究组发表的人源γ-分泌酶原子分辨率结构突破性成果。
生物通报道:8月中国学者参与的多项研究在Nature杂志及其重要子刊上发表,其中最受瞩目的应该就是清华大学施一公教授研究组发表的人源γ-分泌酶原子分辨率结构突破性成果。
这项研究报道了分辨率高达3.4埃的人体γ-分泌酶的电镜结构,并且基于结构分析研究了γ-分泌酶致病突变体的功能,为理解γ-分泌酶的工作机制以及阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease, AD)的发病机理提供了重要基础。
这篇Nature论文是施一公研究组与英国研究组合作的延续,在获得纯度好、性质均一的蛋白样品的基础上,通过收集更多的数据、大量的计算和升级的分类方法,计算构建出了3.4埃的原子分辨率的γ-分泌酶的三维结构,可以观察到绝大部分氨基酸的侧链以及胞外区部分糖基化修饰和结合的脂类分子。在高分辨结构的基础上,施一公研究组对PS1上的致病性突变体进行了研究,发现这些突变主要集中在两个较为集中的区域内,分别为跨膜区TM2-5以及TM6-9。他们对于其中一些突变体进行了生化性质的研究,发现这些突变会影响γ-分泌酶对于底物APP的酶切活性,然而对切割活性的影响却有所不同,因此对于已有的阿尔兹海默症的发病机理提出了一些新的探讨。
这项新的研究结果首次在世界上展示了γ-分泌酶的原子分辨率结构,并且在结构信息的基础上分析了人们关心的γ-分泌酶中催化亚基PS1上的致病性的突变,研究了突变体的生化活性,对于更进一步了解γ-分泌酶切割底物的机制以及研究阿尔兹海默症的发病机理具有极为重大的意义,也为开发潜在的治疗阿尔兹海默症的高效药物提供了重要的分子基础。
其次备受关注的还有曹雪涛院士组关于Tet蛋白的新成果:在这篇文章中研究人员证实,炎症消退过程中在树突状细胞和巨噬细胞等天然髓系细胞内,Tet2选择性介导积极抑制了白细胞介素-6 (IL-6)转录。丧失Tet2可导致在响应脂多糖挑战的晚期阶段包括IL-6在内的几种炎症介质上调。他们发现相比野生型小鼠,Tet2缺陷小鼠对内毒素休克和右旋葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎更加敏感,显示更严重的炎症表型,且IL-6生成增加。而IL-6特异性的转录因子,介导了Tet2特异性靶向Il6启动子,进一步表明了IκBζ在炎症的起始和消退阶段发挥了相反的调控作用。机制研究证实,Tet2是独立于DNA甲基化及羟甲基化作用,招募Hdac2及通过组蛋白去乙酰化抑制了IL-6的转录。
另外一项结构生物学成果由上海药物所徐华强研究组等处完成,他们解析了由MYC,JAZ和MED25构成的茉莉酮酸酯激素关键蛋白复合体的三维空间结构。该结构清晰的展示了这三种茉莉酮酸酯激素信号的关键调节蛋白相互作用的模式,从分子水平揭示了茉莉酮酸酯信号通路的精细调节机制,进而揭开了植物防御功能的秘密。
这一成果不仅对提高全球粮食产量意义重大,而且为阐明人体疾病的分子机制也提供了新颖的机制。本研究首次揭示了一种蛋白在抑制蛋白和受体两种角色间转换,并介导基因表达调控的分子机制。研究显示,在茉莉酮酸酯激素存在的情况下,本身作为抑制蛋白的JAZ通过改变自身构象,成为茉莉酮酸酯受体复合物的重要组成部分,并行使与其自身截然相反的生物学功能。
同时月底时,清华大学柴继杰教授研究组、中科院遗传与发育研究所杨维才研究员研究组合作在《Nature》在线发表《植物肽激素phytosulfokine受体的别构激活机制》(Allosteric receptor activation by the plant peptide hormone phytosulfokine)研究论文,揭示了植物重要肽类激素phytosulfokine (PSK) 的识别和受体激活分子机理。
他们通过解析PSKR胞外区结合PSK的复合物结构,阐明了PSKR胞外区通过其岛区来识别PSK的分子机理。深入的结构分析提示SERK家族成员可能作为共受体参与PSKR的受体激活,体外生化实验初步证实了这一假设,同时通过与中科院遗传与发育研究所杨维才研究员研究组合作,利用植物体内生化和遗传学的方法最终证明了这一假设。这也是通过结构生物学提示找到PSK信号转导通路上的新成份。通过解析和对比分析PSKR-PSK-SERK三元复合物结构和单独的PSKR结构,揭示了PSK通过诱导原本无序的受体PSKR岛区产生与共受体SERK结合的新界面从而别构激活受体PSKR的新机制。
(生物通:万纹)
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