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真核生物囊泡转运机理的新发现

近日来自中国科技大学和德国比勒费尔德大学的科研人员展开合作,在新研究中首次发现酵母SNARE蛋白Vti1采用了与哺乳动物完全不同的结合位点与接头蛋白Ent3相结合,这一发现为真核生物囊泡转运过程的机理研究提供了新的线索和思路,相关论文发表在7月26日出版的国际著名综合性学术期刊《美国科学院院刊》(PNAS)上。

中国科技大学生命科学学院滕脉坤教授、牛立文教授及德国比勒费尔德大学Gabriele Fischer von Mollard教授为这篇文章的共同通讯作者,文章的第一作者是滕脉坤教授实验室的博士生王婧。该项工作受到国家自然科学基金、科技部、中科院、教育部以及安徽省自然科学基金等项目资助。

囊泡转运(Vesicular Transport)是细胞正确行使生理功能的必要机制,它是指蛋白质被选择性地包装成运输小泡,被定向转运到靶细胞器的过程。作为细胞器之间物质运输的主要途径,囊泡运输具有高度的特异性及靶向性,需要一系列行使重要功能蛋白质的参与,并且由它们介导了十分复杂的蛋白质相互作用网络。在囊泡转运过程中,多种蛋白协同完成了囊泡的形成、转运及融合等任务,这些蛋白质及其复合物在整个真核生物囊泡分拣体系中居于非常重要的地位。其中,酵母Vti1是一种与膜融合及转运能力直接相关的货物蛋白,它与接头蛋白Ent3的相互作用与脂双层膜结构的弯曲及囊泡形成密切相关。

在这篇文章中,研究人员利用X射线晶体学、生物化学及细胞生物学技术手段解析了酵母ENT3-ENTH结构域和Vti1蛋白N端结构域单体及复合物三维结构,首次发现酵母SNARE蛋白Vti1采用与哺乳动物完全不同的结合位点与接头蛋白Ent3相结合,相应的酵母双杂交、胞外Pull-Down及细胞实验也都证明新发现的结合面在Vti1蛋白的体内定位过程中起到决定性作用。这一原创性的发现表明真核生物囊泡转运过程中,SNARE蛋白与接头蛋白的识别模式存在多样性。该研究成果为真核生物囊泡转运过程的机理研究提供了新的线索和思路。

近年来,滕脉坤教授和牛立文教授领导的研究组还完成了多项真核生物囊泡运输相关蛋白质的结构机理研究,相关成果先后发表在生物领域权威学术期刊如《结构》[Structure. (2008)]、《生物化学杂志》[J. Biol. Chem.(2010)]和《生物化学》[Biochemistry.(2010)]上。

 

推荐英文摘要

Epsin N-terminal homology domains bind on opposite sides of two SNAREs

SNARE proteins are crucial for membrane fusion in vesicular transport. To ensure efficient and accurate fusion, SNAREs needto be sorted into different budding vesicles. This process is usually regulated by specific recognition between SNAREs andtheir adaptor proteins. How different pairs of SNAREs and adaptors achieve their recognition is unclear. Here, we report therecognition between yeast SNARE Vti1p and its adaptor Ent3p derived from three crystal structures. Surprisingly, this yeastpair Vti1p/Ent3p interacts through a distinct binding site compared to their homologues vti1b/epsinR in mammals. An oppositesurface on Vti1p_Habc domain binds to a conserved area on the epsin N-terminal homology (ENTH) domain of Ent3p. Two-hybrid,in vitro pull-down and in vivo experiments indicate this binding interface is important for correct localization of Vti1pin the cell. This previously undescribed discovery that a cargo and adaptor pair uses different binding sites across speciessuggests the diversity of SNARE-adaptor recognition in vesicular transport.

 

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