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潘李锋课题组在选择性细胞自噬的结构机制研究方面取得新进展

  • 关键字: 潘李锋 选择性细胞自噬 结构机制 发布者:宣传部 发布时间:2018-11-27 10:00:00 点击数: 2441次

细胞自噬是真核细胞内溶酶体依赖的、用于维持细胞内环境稳定的重要细胞代谢过程,主要参与降解细胞内异常聚集的大型蛋白聚集体、受损细胞器以及入侵病原体等组分。细胞自噬在众多的生理过程中扮演着重要的角色,其功能的异常或缺失与大量的人类疾病相关联,比如,神经退行性疾病和癌症。NDP52和TAX1BP1是两个参与自噬过程的重要自噬受体蛋白,在细胞选择性自噬的底物识别环节发挥着重要的作用,它们分别被报道参与选择性自噬降解细胞内入侵的病原体(如伤寒沙门氏菌)和受损的线粒体。此外,NDP52的基因突变与克罗恩病(Crohn’s disease)的发生相关联。近期的研究表明,NDP52和TAX1BP1可以与接头蛋白NAP1和SINTBAD结合,而接头蛋白可以进一步通过C端的TBD结构域结合TBK1,TBK1的招募及其激酶活性对选择性异源自噬(xenophagy)和选择性线粒体自噬(mitophagy)至关重要,同时激活的TBK1能直接介导NDP52 和TAX1BP1的磷酸化。但是,迄今为止,关于NDP52或TAX1BP1与NAP1相互作用的分子机制、以及招募TBK1实现磷酸化后的下游功能机制仍然未知。

近期,中科院上海有机化学研究所生命有机化学国家重点实验室潘李锋研究组在美国国家科学院院刊(PNAS)在线发表了题为“Mechanistic insights into the interactions of NAP1 with the SKICH domains of NDP52 and TAX1BP1”的研究论文(https://doi.org/10.1073/pnas.1811421115)。该团队首先运用快速蛋白液相色谱(Fast protein liquid chromatography, FPLC)、等温滴定量热技术(Isothermal Titration Calorimetry, ITC)、分析型超速离心(Analytical ultracentrifugation, AUC)、核磁共振技术(Nuclear magnetic resonance, NMR)等一系列生化手段仔细定位了NDP52与NAP1发生相互作用的结合片段,然后运用X射线晶体学的方法成功解析了NDP52与NAP1的复合物结构以及相关的TAX1BP1与NAP1的复合物结构,并通过一系列的生物化学和细胞生物学的实验证明其在细胞内的功能。解析的复合物结构不仅首次阐述了自噬受体蛋白NDP52和TAX1BP1分别与NAP1相互作用的分子机制,而且首次揭示了一种SKICH结构域与作用蛋白发生相互作用的结合模式,并从结构水平解释了NDP52和TAX1BP1的SKICH结构域中磷酸化位点对NAP1作用的影响。此项研究为进一步理解和阐明自噬受体蛋白NDP52和TAX1BP1招募蛋白激酶TBK1参与调节细胞自噬分子机制提供了重要的结构基础。

潘李锋课题组的博士生付涛为本文的第一作者,上述研究工作得到国家自然科学基金委面上项目、科技部国家重点研发专项项目、国家青年千人计划项目、上海市科技启明星项目、中科院B类先导专项和生命有机化学国家重点实验室的资助。