天王炸! 中國科學家在《細胞》雜誌1期發4篇論文

2017年07月29日     8126     檢舉

來源:生物探索

「生物探索」編者按

  佔領封面!1期4篇論文!這期《Cell》(《細胞》雜誌,美國愛思維爾(Elsevier)出版公司旗下的細胞出版社(Cell Press)發行的關於生命科學領域中最新研究發現的雜誌——觀察者網注)中國科學家出了個「王炸」!北京時間2017年7月27日《Cell》雜誌同期發表了4篇以中國的研究機構和高校為通訊單位的研究論文!《Cell》一期也就發表十篇研究文章,這種情況是前所未有、非常振奮人心的。

  

天王炸! 中國科學家在《細胞》雜誌1期發4篇論文

 

  文章如下:

  佔領封面!1期4篇論文!這期《Cell》中國科學家出了個「天王炸」!

  北京時間2017年7月27日《Cell》雜誌同期發表了4篇以中國的研究機構和高校為通訊單位的研究論文!其中來自中科院上海藥物所徐華強團隊的論文還以封面論文的形式發表。另外三篇論文分別來自清華大學顏寧團隊;浙江大學免疫所曹雪濤院士團隊;上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院房靜遠、陳縈晅、洪潔、陳豪燕與美國密西根大學鄒偉平合作團隊;同一天中科院生物物理所王艷麗和章新政的合作團隊的文章在《Cell》網站在線發表。

  1徐華強研究員團隊破解GPCR信號轉導的磷酸化密碼

  Identification of Phosphorylation Codes for Arrestin Recruitment by G Protein-Coupled Receptors

  

  

天王炸! 中國科學家在《細胞》雜誌1期發4篇論文

 

  

  北京時間2017年7月27日晚,中國科學院上海藥物研究所、國家「千人計劃」特聘教授徐華強研究員團隊的突破性成果「Identification of Phosphorylation Codes for ArrestinRecruitment by G Protein-Coupled Receptors」(鑒定GPCR招募阻遏蛋白的磷酸化密碼)在《Cell》雜誌上以封面論文形式發表。

  

天王炸! 中國科學家在《細胞》雜誌1期發4篇論文

 

  

磷酸化視紫紅質和阻遏蛋白複合物的高解析度三維結構

 

  

(藍色所示為視紫紅質的結構;黃色所示為阻遏蛋白的結構;灰色和紅色球狀結構為細胞膜磷脂;深藍、藍和紅色小球所示為視紫紅質的磷酸化胺基酸;圖片來源:《Cell》)

 

  生命的功能是信號傳導密碼來體現或來執行的,比如我們遺傳的物質基礎是DNA,它貯藏了我們生命的各種密碼,其中最基本的一種是20種胺基酸編碼。

  同樣地,G蛋白偶聯受體(Gprotein-coupled receptor, GPCR)是人體內最大的蛋白質家族,由800多個成員組成,在細胞信號轉導中發揮非常關鍵的作用。此外GPCR是目前最成功的藥物靶標,迄今40%左右的上市藥物是以GPCR為靶點。GPCR作為細胞信號轉導的「信號兵」,是通過下游G蛋白和阻遏蛋白兩條主要的信號通路轉導跨膜信號。

  當受到外界信號刺激,GPCR激活G蛋白調節第二信使產生,進而「開放」下游信號傳導。GPCR信號通路需要「開」與「關」來調節,而「關」的信號就是由GPCR磷酸化密碼來決定的。因此,鑒定與解釋GPCR磷酸化密碼乃是當今細胞信號傳導領域最重要的一個科學問題。

  為了「關閉」這一信號,GPCR激酶(GRK)將GPCR尾部磷酸化。GPCR尾部一旦被磷酸化隨即激活阻遏蛋白並與之形成緊密結合為複合物,進而介導信號「關閉」。因此,阻遏蛋白與GPCR的結合是協調整合GPCR下游信號網路的關鍵,而GPCR的尾部磷酸化則是破解GPCR招募並結合阻遏蛋白難題的關鍵密碼。

  徐華強研究員領銜國際交叉團隊經過聯合攻關,利用世界上最強X射線雷射,成功解析磷酸化視紫紅質(Rhodopsin)與阻遏蛋白(Arrestin)複合物的晶體結構,攻克了細胞信號傳導領域的重大科學難題。這項工作是徐華強合作團隊繼續他們發表在2015年《自然》(Nature)雜誌里程碑式研究的又一重要突破。

  據悉,徐華強領銜的交叉團隊在2015年利用X射線自由電子雷射技術,率先在《自然》雜誌發表了視紫紅質與阻遏蛋白複合物的晶體結構。該結構是繼2011年人β2腎上腺素受體與Gs蛋白複合物晶體結構獲得解析後首個GPCR與Arrestin複合物的完整複合體結構,為揭示兩者間的相互作用奠定了結構學基礎。

  然而,GPCR與Arrestin的相互作用依賴於GPCR尾端胺基酸殘基的磷酸化來介導,由於該結構不包含視紫紅質尾部的高解析度結構,因此GPCR通過其尾部磷酸化進而招募arrestin的分子機制仍然未知。

  

天王炸! 中國科學家在《細胞》雜誌1期發4篇論文

 

  這篇文章不僅提供了視紫紅質和阻遏蛋白複合物整體組裝的結構信息,更重要的是破解了GPCR招募阻遏蛋白的磷酸化密碼——GPCR通過其尾部胺基酸的磷酸化招募並與阻遏蛋白結合,同時發現該密碼對整個GPCR蛋白組具有普遍性。

  2顏寧研究組發表電鰻激活態電壓門控鈉離子通道結構

  Structure of the Nav1.4-β1 complex from electric eel

  

  

天王炸! 中國科學家在《細胞》雜誌1期發4篇論文

 

  

  清華大學生命學院、結構生物學高精尖創新中心顏寧研究組在《細胞》(《Cell》)期刊在線發表題為《來自電鰻的電壓門控鈉離子通道Nav1.4-β1複合物結構》(Structure of the Nav1.4-β1 complex fromelectric eel)的研究論文,首次報道了帶有輔助性亞基的真核生物電壓門控鈉離子通道複合物可能處於激活態的冷凍電鏡結構。該成果是電壓門控離子通道(voltage-gated ion channel)的結構與機理研究領域的一個重要突破。

  

天王炸! 中國科學家在《細胞》雜誌1期發4篇論文

 

  

電壓門控鈉離子通道Nav1.4-β1複合物結構示意圖

 

  在該最新研究中,顏寧研究組首次報道了真核鈉通道複合物Nav1.4-β1的冷凍電鏡結構,整體解析度達到4.0 Å,中心區域解析度在3.5 Å左右,大部分區域胺基酸側鏈清晰可見。該蛋白來自於電鰻(Electrophorus electricus),它具有一個特化的肌肉組織稱為電板(electroplax),在受到刺激或捕獵時能夠放出很強的電流;電流產生的基礎即為鈉通道的瞬時激活。因而該器官富集鈉通道,其序列與人源九個亞型中的Nav1.4最為接近,因此命名為EeNav1.4。值得一提的是,電鰻中的鈉通道正是歷史上首個被純化並被克隆的鈉通道,已經具有半個世紀的研究歷史,是鈉通道功能和機理研究的重要模型,因此該蛋白一直以來也是結構生物學的研究熱點。

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