RUB和馬普研究所的研究人員揭示了細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)控蛋白的新作用機(jī)制，他們發(fā)現(xiàn)核心開關(guān)蛋白Rab的活性受到其互作蛋白兩個指狀結(jié)構(gòu)的調(diào)解，文章發(fā)表在美國國家科學(xué)院院刊PNAS雜志上。調(diào)控細(xì)胞生長的Ras蛋白只受到一個指狀結(jié)構(gòu)的調(diào)解，而Rab則需要兩個指狀結(jié)構(gòu)，研究人員由此解密了GTPases家族的新作用機(jī)制。

GTPases是我們體內(nèi)一類重要的小分子，Ras和Rab都是其中的一員。Rab蛋白控制不同細(xì)胞區(qū)域之間的多種運(yùn)輸過程，如果運(yùn)輸系統(tǒng)被破壞就會發(fā)生肥胖癥等疾病。Rab和Ras蛋白作用相似，都類似于一個開關(guān)。當(dāng)開關(guān)開啟時高能分子GTP結(jié)合，而開關(guān)關(guān)閉時結(jié)合的是低能分子GDP。RabGAP蛋白負(fù)責(zé)催化GTP的水解，在這一過程中GTP分解為GDP和一個磷酸基團(tuán)?，F(xiàn)在，研究人員以最高原子分辨率觀察并記錄了上述過程。

研究人員通過X射線結(jié)構(gòu)分析，首次確定了Rab•RabGAP蛋白復(fù)合體的空間結(jié)構(gòu)。研究顯示，這一復(fù)合體中存在兩個指狀結(jié)構(gòu)，一個精氨酸指一個谷氨酰胺指。人們已知精氨酸指結(jié)構(gòu)也存在于Ras復(fù)合體中，而谷氨酰胺指的存在則出人意料。研究顯示，RabGAP的兩個指狀結(jié)構(gòu)插入Rab蛋白的GTP結(jié)合區(qū)域，使GTP水解加速了五個數(shù)量級。

研究人員用傅里葉變換紅外光譜技術(shù)FTIR實時觀察了這一動態(tài)過程，與X射線結(jié)構(gòu)分析相比，傅里葉變換紅外光譜技術(shù)不僅可以提供反應(yīng)的快照還能夠捕捉到整個動態(tài)過程。研究顯示，正是兩個催化性指狀結(jié)構(gòu)同時插入GTP結(jié)合區(qū)域，促使了GTP的水解。

醫(yī)療價值這項研究所用的蛋白是Rab1b和RabGAP TBC1D20，不過研究人員指出其他Rab和RabGAP與他們選取的蛋白很相似，并由此推測其他Rab和RabGAP的活性機(jī)制也是通過兩個指狀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的。GTPases家族的小分子發(fā)生突變，可能釋放出不可控的生長信號，促使腫瘤形成。研究人員認(rèn)為若能開發(fā)出模擬雙指機(jī)制的小分子，就可以對這一過程進(jìn)行調(diào)控，從而治療癌癥。