beclin-1结构图
近日，《细胞研究》（Cell Research）杂志发表了清华大学生命科学学院，清华大学-北京大学生命科学联合研究中心的研究人员的研究成果。研究人员通过结构生物学分析方法，解析了一种关键蛋白的新作用，并提出了解析这一蛋白生物学功能的重要框架。
文章的通讯作者是清华大学生科院院长施一公，以及生科院教授俞立。作为近年来处于风头浪尖的话题人物，施一公教授顶住了各方面压力，在结构生物学领域获得了一个又一个重要的研究成果，其研究组主要研究方向包括肿瘤抑制因子和细胞凋亡调节蛋白的结构和功能研究；与重大疾病相关膜蛋白的结构与功能的研究；细胞内生物大分子机器的结构与功能研究。
Beclin 1基因也称为BECN 1基因，最早是由于Liang等人在致死性Sinbis病毒性脑炎的大鼠中发现的，其编码蛋白是一种分子量为60ku的蛋白。之前的研究显示Beclin 1基因在自噬作用中扮演了重要的角色，并且与肿瘤的发生有关，但是至今这一基因功能的分子机制，科学家们仍然不大清楚。
在这篇文章中，研究人员获得了Beclin 1蛋白中一个进化保守结构域的晶体结构（分辨率为1.6Å），这一结构呈现出不同以往的折叠——三个结构重复对称排列在一个中心轴周围。
研究人员认为这一保守结构域是一种新型膜结合位点类型，主要倾向于富含磷脂的脂质膜，在结构域的表面环顶端有三个芳香族氨基酸，作为与脂质膜相互作用的疏水结构，帮助膜和脂质体构形改变。研究人员进一步进行了这三个芳香族残基的突变实验，结果发现这将导致体外Beclin 1无法稳定与脂质膜相互作用，并且干扰其在自噬过程中的作用。
这项研究提出了解析Beclin 1生物学功能的一个重要框架，这将有助于科学家们更深入的了解自噬基因Beclin 1，以及其编码蛋白的作用机制。
膜蛋白的结构生物学研究一直以来是结构生物学领域公认的重点及难点。1985年，第一个膜蛋白结构问世，当时共计仅有不到200个生物大分子结构。而时至今日，PDB收录的近7万个生物大分子结构中，膜蛋白结构依然不多，足见膜蛋白结构生物学研究的困难。清华大学结构生物学中心在过去几年间相继报道了多个新型膜蛋白晶体结构，为膜蛋白结构生物学研究作出了重要贡献，其成果在国际结构生物学领域获得了充分关注。（生物谷Bioon.com）
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Crystal structure and biochemical analyses reveal Beclin 1 as a novel membrane binding protein
Weijiao Huang, Wooyoung Choi, Wanqiu Hu, Na Mi, Qiang Guo, Meisheng Ma, Mei Liu, Yuan Tian, Peilong Lu, Feng-Liang Wang, Haiteng Deng, Lei Liu, Ning Gao, Li Yu and Yigong Shi
The Beclin 1 gene is a haplo-insufficient tumor suppressor and plays an essential role in autophagy. However, the molecular mechanism by which Beclin 1 functions remains largely unknown. Here we report the crystal structure of the evolutionarily conserved domain (ECD) of Beclin 1 at 1.6 Å resolution. Beclin 1 ECD exhibits a previously unreported fold, with three structural repeats arranged symmetrically around a central axis. Beclin 1 ECD defines a novel class of membrane-binding domain, with a strong preference for lipid membrane enriched with cardiolipin. The tip of a surface loop in Beclin 1 ECD, comprising three aromatic amino acids, acts as a hydrophobic finger to associate with lipid membrane, consequently resulting in the deformation of membrane and liposomes. Mutation of these aromatic residues rendered Beclin 1 unable to stably associate with lipid membrane in vitro and unable to fully rescue autophagy in Beclin 1-knockdown cells in vivo. These observations form an important framework for deciphering the biological functions of Beclin 1.
