新加坡有机化学研究所揭露细胞接纳性自噬降解

2019-09-23 10:24栏目:关于科技
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细胞自噬是一种在真核细胞中中度受调整的、溶酶体依赖性的首要细胞代谢进度,首要参与降解细胞内的蛋清集中体、衰老损伤的细胞器以及侵略细胞的病原体等进程。通过细胞自噬不独有可感到细胞提供生物素来应对饥饿等压力,并且也足以经过降解体内受到伤害的细胞器和毒性的生物体大分子等来维护细胞免受伤害。因而细胞自噬在维持生物体的细胞动态平衡、发育、衰老、退化及免疫堤防等方面都扮演着首要的角色,它的意义极其会挑起多量的人类病痛,如癌症、神经退行性病痛以及病原体感染引发的炎症等。前段时间,越多的钻研注解在细胞自噬目的底物的识别环节,有一类自噬受体家族蛋白发挥注重要的功力,它们得以特异性地识别相关底物并打包到自噬体中,进而介导其选取性的降解清除。

细胞自噬(Autophagy)是细胞体内一种低度受调整的,利用溶酶体来消除蛋白集中体、受到损害细胞器、侵袭病原体等成份以应对内外部细胞压力和维系自个儿动态平衡的主要解释代谢进程。自噬受体蛋白(autophagy receptor)是一类在选用性细胞自噬进度中表述着关键成效的连通蛋白,它可以作为三个桥牌联合会蛋白把目的底物与自噬体育联合会系起来,进而介导目的底物的选择性自噬进程。众几人类病痛,如神经退行性病魔等,均与自噬受体蛋白的效劳十分或缺点和失误相关。近些日子针对自噬受体蛋白的商量收获了迅猛的扩充,可是众多第一的深档次意义机制以及基因变异所引起病症的致病机理平素未有博得很好地论述。中科院新加坡有机所生命有机化学国家重点实验室潘李锋课题组短时间致力于自噬受体蛋白的结商谈法力钻探。课题组中期的连锁琢磨职业第二次表明了自噬受体蛋白NDP52、TAX1BP1和Optineurin识别泛素蛋白的构造基础和成员机制(Autophagy. 2015, 10, 1775-1789;Autophagy. 2018, 14, 66-79;Journal of Molecular Biology. 2018, 430, 3283-3296),并第壹次公布了自噬受体蛋白Optineurin结合TBK1激酶的成员机制以及相关的Optineurin和TBK1的基因突变导致神经退行性病痛的地下致病机理(Nature Communications. 2016, 7:12708)。

CALCOCO2/NDP52是贰个特出的自噬受体蛋白,被通信参预选取性自噬降解入侵细胞的病原体(xenophagy)。它的C末端含有三个能构成泛素蛋白的UBZ结构域,能特异性地辨认被泛素修饰的侵袭病原体,进而介导其采纳性的自噬降解清除(Nature Immunology, 二〇〇八, 10, 1215-1221)。然则,迄今停止,关于CALCOCO2蛋白UBZ区域的构造以及其特异性识别泛素化底物的成员机制未知。近日,中科院北京有机所生命有机化学国家注重实验室潘李锋研讨组在国际期刊Autophagy 宣布了题为Molecular basis of ubiquitin recognition by the autophagy receptor CALCOCO2(《自噬受体蛋白CALCOCO2识别泛素蛋白的成员机制》)的钻研随想。

近日,潘李锋课题组在《United States国家科大学院刊》(PNAS)发布了题为Mechanistic insights into the interactions of NAP1 with the SKICH domains of NDP52 and TAX1BP1(《NAP1蛋白与NDP52和TAX1BP1蛋白的SKICH结构域之间的互相效能的机理性认知》)的钻探诗歌(Proc Natl Acad Sci USA. 2018, 115, E11651-E11660)。钻探团队采取急迅蛋白液相色谱、等温滴定量热技巧、深入分析型超速离心、核磁共振技艺等一文山会海花招紧凑定位了自噬受体蛋白NDP52和TAX1BP1与脚手架蛋白NAP1产生互相作用的整合片段,然后利用X射线晶体学方法成功地深入分析了NDP52和TAX1BP1的SKICH结构域结合NAP1的复合物结构,并因此系统的海洋生化和细胞生物学实验证实了其在细胞内的功效。分析的复合物结构不只有第三次申明了自噬受体蛋白NDP52和TAX1BP1分别与NAP1产生相互成效的成员机制,何况第一遍透露了一种SKICH结构域与功用蛋白产生相互成效的组成方式,并从组织水平解释了NDP52和TAX1BP1的SKICH结构域中TBK1介导的磷酸化位点对NAP1作用的震慑。此项商讨从布局角度完整揭露了自噬受体蛋白NDP52招募TBK1激酶的积极分子机制,并为进一步精通自噬受体蛋白NDP52和TAX1BP1介导选拔性自噬进度的效果与利益机制提供了重中之重的协会基础。

该团体选拔液态核磁共振技能成功地解析了CALCOCO2 UBZ的三个维度结构,开采该UBZ结构域由八个不胜动态的、非独立的锌指结构域和七个独立的C2H2型的锌指结构域组成。并透过一多级的核磁共振和生物化学试验申明:CALCOCO2仅经过第二个C2H2型的锌指结构域来构成泛素蛋白,何况对于识别泛素单体和涉企xenophagy的M1,K63,K48 连接的不等泛素链未有理解的选用性;可是,这多个锌指结构域对于CALCOCO2结合非规范的肌球蛋白Myosin6则是必得的。进一步通过X射线晶体衍射深入分析手艺,他们解析了高分辨率的CALCOCO2 ZF2组合泛素单体的复合物三维晶体结构,进而详细揭橥了CALCOCO2 ZF2结缘泛素单体的积极分子机制。最终,运用细胞免疫性荧光结合沙门氏菌侵染实验进一步从细胞成效角度表明,CALCOCO2 选用性识别被泛素化修饰的凌犯病原体注重于其ZF2结构域对于泛素蛋白的特异性识别。此项商讨综合性地使用液态核磁共振波谱学、X射线晶体衍射等组织生物学花招结合体系的生化与细胞生物学实验能力,第一遍从构造角度揭露了CALCOCO2识别泛素的分子机制,何况系统性地钻探了CALCOCO2识别不相同泛素链的选取性机制,为进一步研讨和表达自噬受体家族蛋白选取性识别泛素化底物和参与选用性自噬降解入侵病原体的法力机制提供了根本的钻研功底。

潘李锋课题组硕士生付涛为诗歌的首先笔者。上述钻探职业获得国家自然科学基金委员会、科学技术部国家关键研究开发专门项目项目、国家青年千人安排项目、中国中国科学技术大学学计谋性先河科技专门项目和性命有机化学国家根本实验室的帮衬。

潘李锋课题组的博士后谢兴巧和大学生生李发祥为该文的同台第一小编,别的,中国中国科学技术大学学东京生命调研院新加坡Bath德钻探所的陈昌斌课题组帮忙实现了沙门氏菌的侵染实验。上述商量职业获得国家青少年千人布署项目、科学技术部“973安顿”青年专项论题项目、国家自然科学基金委员会面上连串、巴黎市启歌唱家项目、生命有机化学国家根本实验室及中科院的接济。

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图:自噬受体蛋白NDP52和TAX1BP1结合NAP1的成员机制

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细胞选拔性自噬降解侵犯病原体的建制

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