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两位特聘教授Cell子刊解析蛋白机制

2012.9.18

  来自中科院生物物理研究所,香港科技大学等处的研究人员发表了题为“The CC1-FHA Tandem as a Central Hub for Controlling the Dimerization and Activation of Kinesin-3 KIF1A”的文章,指出一种CC1-FHA串联结构能促进关键驱动蛋白-3 KIF1A的二聚化和活性,提出了此类蛋白驱动调控的一种新规律。相关成果公布在Cell出版社旗下的Structure杂志上。

  文章的通讯作者分别是来自生物物理所的特聘教授徐涛研究员,香港科技大学的张明杰教授,以及生物物理所的冯巍研究员,第一作者是同属生物物理所,香港科技大学以及华中科技大学的霍林(Lin Huo,音译),以及岳洋(Yang Yue,音译)。

  驱动蛋白(Kinesin)是一类蛋白质超级家族,属于分子马达的一种,这种蛋白是由单体组成的多聚体,其“头部”具有ATP酶活性,能通过水解ATP获得能量,改变构型,进行运动。不过这种蛋白与可以朝微管两极运动的动力蛋白有些不一样,一种驱动蛋白只能朝一个方向运动,如驱动蛋白-1可以沿着微管运动。蛋白功能主要是在细胞内起运输作用,比如牵拉染色体,参与有丝分裂、减数分裂和细胞迁移过程。

  驱动蛋白-3 KIF1A也是这一家族的成员,在轴突运输和突触形成过程中扮演了重要角色。研究显示KIF1A在体外呈现的是单体形式,但在体内,却能作为一种连续性二聚体。科学家们对这其中的动力学二聚体机制知之甚少。

  为了解答这个问题,在这篇文章中,研究人员发现,与KIF1A连接的CC1-FHA是一个稳定的二聚体。分析CC1-FHA的结构,表明CC1和FHA之间的连接出乎意料的是是一种β指状发夹结构,这个结构能整合CC1与FHA,组装成一个CC1-FHA同型二聚体。

  更重要的是,如果解离CC1-FHA这个二聚体,就会释放出CC1和β指状结构,而这两者都是动力抑制剂必不可少的组成成分。因此,研究人员认为,CC1-FHA串联的二聚体不仅能促进KIF1A二聚体的形成,而且也会通过螯合CC1/β-finger区域,启动动力学活性。

  这些研究数据指出,这种CC1-FHA串联结构的功能可能是调控KIF1A二聚化,以及活性的一个枢纽,而这也可能可以延伸到其它驱动蛋白-3的作用机制上,代表着此类蛋白驱动调控的一种新规律。

  关于驱动蛋白,此前曾有研究人员发现驱动蛋白Kinesin携带小泡、细胞器和其它成分沿微管网架(microtubule lattices)运动,但这种运动似乎并不需要网架本身,这颠覆了之前的Kinesin运动模型,是这一研究领域的一项重要进展。



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