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广州生物院发现 Sorting nexins 蛋白结合内体和识别货物蛋白的新机制

广州生物院发现 Sorting nexins 蛋白结合内体和识别货物蛋白的新机制

近日,中国科学院广州生物医药与健康研究院刘劲松课题组与舒晓东课题组合作,通过结构生物学和细胞生物学研究,揭示了 SNX16 通过独特的内体结合和货物蛋白识别机制,调节上皮细胞黏连蛋白 E -cadherin 的循环运输。该成果以 SNX16 Regulates the Recycling of E-Cadherin through a Unique Mechanism of Coordinated Membrane and Cargo Binding 为题于 7 月 13 日在线发表于结构生物学期刊 Structure,广州生物院博士徐进新和张蕾蕾为该文的共同第一作者。

真核细胞中,细胞内吞以及随后货物蛋白通过内体系统的分选转运,在营养吸收、细胞粘连和信号传递调节等生物学过程中发挥重用的作用。Sorting nexins (SNXs) 是一类含有 PX 结构域,并在细胞内吞和内体分选运输中发挥作用的蛋白。PX 结构域是一种特异性的结合磷脂酰肌醇 (PIs) 的结构域,并介导 SNXs 蛋白与含有特异的磷脂酰肌醇的内体或细胞膜结合。在哺乳动物细胞中,目前发现了 30 多种 SNXs 蛋白。在结构域组成上,SNX16 是一个独特的 SNXs 蛋白,它含有一个 PX 结构域和 Coiled coil 结构域,Coiled coil 结构域位于 PX 结构域的下游。

该研究中,研究人员发现 SNX16 可以促进上皮细胞钙粘蛋白 E -cadherin 的循环运输。E-cadherin 在胚胎发育、肿瘤发展和细胞编程中都发挥重要作用。为了阐明 SNX16 调节 E -cadherin 循环运输的分子机制,研究人员解析了 SNX16 的晶体结构,发现 SNX16 形成剪刀状的二聚体,其 PX 结构域和 Coiled coil 结构域共同组成 PI3P 结合口袋。这表明 SNX16 的 PI3P 结合口袋是一个独特的磷脂酰肌醇结合口袋。结合结构分析、生物化学和细胞生物学实验,研究人员还提出了 SNX16 的多价膜结合模型。在之前的研究中,PX 结构域的 PPII/α2 loop 被认为是插入到膜内,参与膜相互作用的。但在该研究提出的 SNX16 的多价膜结合模型中,SNX16-PX 结构域的 PPII/α2 loop 不能插入到膜内,而是暴露在溶剂中。进一步研究发现,SNX16 的 PPII/α2 loop 参与 E -cadherin 的相互作用。因此,该研究发现了 SNXs 蛋白的一种新型膜结合以及货物蛋白识别机制。

  该研究获得“973”计划、国家自然科学基金、广东省自然科学基金和广东省科技计划项目等的经费支持。

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