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JBC:植物特有微絲結(jié)合蛋白結(jié)構(gòu)與功能

日期:2012-02-27 08:24:35

來自北京生命科學(xué)研究所,中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)等處的研究人員發(fā)表了題為“The plant actin-binding protein SCAB1 is a dimeric actin crosslinker with an atypical Pleckstrin homology domain”的文章,利用蛋白晶體學(xué)和生物化學(xué)方法,分析了一種植物特有的微絲結(jié)合蛋白的結(jié)構(gòu)和功能,為進(jìn)一步揭示這種蛋白的作用機(jī)制,以及植物細(xì)胞骨架的分子機(jī)制提供了重要信息,相關(guān)成果公布在《Journal of Biological Chemistry》雜志上。

 

文章的第一作者是北京生命科學(xué)研究所和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的博士研究生張煒為本文第一作者,通訊作者是北京生命科學(xué)研究所葉克窮博士,參與本研究工作的還有中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的趙楊博士和郭巖博士。這項(xiàng)研究在北京生命科學(xué)研究所完成,得到了科技部的北京市政府的資助。

 

肌動(dòng)蛋白(actin)形成的微絲對(duì)維持細(xì)胞的機(jī)械強(qiáng)度、細(xì)胞形態(tài)發(fā)生、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)壬磉^程有重要作用。很多蛋白和微絲結(jié)合,控制微絲結(jié)構(gòu)的形成和變化。郭巖實(shí)驗(yàn)室最近發(fā)現(xiàn)了一種新的植物特有的微絲結(jié)合蛋白SCAB1。它可以結(jié)合并穩(wěn)定微絲結(jié)構(gòu),促使微絲成束。擬南芥scab1突變體對(duì)干旱更加敏感,氣孔保衛(wèi)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)也受到影響。

 

在這篇論文,研究人員使用蛋白晶體學(xué)和生物化學(xué)方法分析了SCAB1蛋白的結(jié)構(gòu)和功能。發(fā)現(xiàn)SCAB1 是個(gè)模塊化蛋白,包含一個(gè)微絲結(jié)合結(jié)構(gòu)域,兩個(gè)coiled-coil CC 卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域和一個(gè)Immunoglobulin-Pleckstrin homologyIg-PH)融合結(jié)構(gòu)域。研究人員解析了其中CC1 Ig-PH結(jié)構(gòu)域的高分辨率晶體結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)CC1結(jié)構(gòu)域形成反平行的卷曲螺旋,并進(jìn)一步形成二聚體。序列分析和生化實(shí)驗(yàn)表明蛋白中部含有第2個(gè)卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域(CC2),它也介導(dǎo)二聚化。

 

研究人員發(fā)現(xiàn)SCAB1至少需要一個(gè)卷曲螺旋才能穩(wěn)定的結(jié)合微絲,說明二聚體結(jié)構(gòu)對(duì)于結(jié)合微絲起關(guān)鍵作用。由此研究人員提出SCAB1結(jié)合微絲的模式:SCAB1形成雙體,然后兩個(gè)微絲結(jié)合結(jié)構(gòu)域同時(shí)和兩條微絲結(jié)合,促使微絲成束。

 

SCAB1 C末端由ImmunoglobulinPleckstrin HomologyPH)兩個(gè)結(jié)構(gòu)域融合而成。 PH結(jié)構(gòu)域通常具有結(jié)合磷酸肌醇的能力。研究人員發(fā)現(xiàn)SCAB1 PH結(jié)構(gòu)域缺乏經(jīng)典的磷酸肌醇結(jié)合口袋,但在分子表面有個(gè)低親和力位點(diǎn)能結(jié)合多種磷酸肌醇。這個(gè)發(fā)現(xiàn)提示磷酸肌醇分子可能有調(diào)節(jié)SCAB1功能的作用。

 

葉克窮研究組主要從事蛋白質(zhì)和核酸核糖核酸之間的互相作用的研究,去年曾在Nature雜志上發(fā)表文章,解析了C/D RNA蛋白質(zhì)復(fù)合物催化RNA核糖甲基化的結(jié)構(gòu)機(jī)理。

 


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