Nat. Commun. | NADP +和NADPH是晝夜節律蛋白Nocturnin的靶標代謝物

2021-02-12 王初課題組

        大家好，今天給大家分享一篇Nature communication上的文章」 The metabolites NADP+ and NADPH are the targets of the circadianprotein Nocturnin (Curled)」，本文的通訊作者來自普林斯頓大學分子生物學助理教授Alexei V. Korennykh，該課題組研究方向為對dsRNA介導的通路的結構和細胞生物學，以及其介導對病毒和細菌的先天免疫，細胞增殖，腫瘤進展，肥胖的研究.

 

        眾所周知，生物鐘根據晝夜周期調整生物體的新陳代謝和行為。Nocturnin（NOCT）是一種節律性表達的蛋白質，在生理鍾控制下調節新陳代謝。基因組測序的結果揭示了NOCT從蒼蠅到人類是保守的。之前有科學家提出，NOCT在生命體中的作用是去腺苷酸化並調節代謝酶mRNA。然而，與其他脫腺苷酶相反，目前純化的NOCT缺乏對poly-A RNA切割的活性。有人猜想認為NOCT可能需要蛋白質配偶體來募集mRNA。或者，NOCT具有不同於poly-A RNA的底物。然而，在本文中，作者確認了第二個猜想，其研究結果顯示人類NOCT對兩種化學相關代謝物進行直接切割。

         基於純化的NOCT中缺乏mRNA去腺苷酶活性及其在代謝中的已知作用，我們假設NOCT可以切割某種未知代謝物。作者首先用基於代謝組學的方法，將細胞提取的代謝物與重組人NOCT的催化結構域進行共孵育。LC-MS的結果顯示NOCT選擇性地消耗了兩種相關代謝物NADP +和NADPH，並且在純的NADP +和NADPH也可以觀察到一致的現象。因此，NOCT使用NADP +和NADPH作為底物並除去末端2'-磷酸。

 

        同時，在表達NOCT的過程中，作者注意到NOCT顯示為兩個不連續的條帶。為了理解這一觀察結果，作者使用了生物信息學，發現NOCT具有預測的線粒體靶向序列（MTS）。為了測試人NOCT的MTS是否有功能，作者設計了缺失突變體ΔMTS-NOCT，該變體的結果只有一條明顯的條帶。同時，使用共聚焦顯微鏡，作者發現全長NOCT明顯針對線粒體，而ΔMTS-NOCT定位於胞質溶膠，而ΔMTS-NOCT則定位於胞質溶膠。作者首次發現全長NOCT定位於線粒體。

 

        為了準確理解NOCT如何識別NADPH，我們通過使用鈣來抑制WT NOCT的活性和穩定NOCT•NADPH複合物來獲得共晶體。作者確定了NOCT•NADPH複合物的2.7Å晶體結構，發現代謝物結合在由NOCT家族中保守的殘基組成的深口袋中。其結果表明NOCT識別代謝物的化學上獨特的核糖-磷酸骨架，使2'-末端磷酸鹽有效地被去除。

 

        總之，本文的研究結果表明，NOCT具有獨特的結構和NADPH的底物模式。此外，與生物鐘和蒼蠅表型的關聯突出了NADP（H）磷酸酶的重要性。同時，作者渴望創建一個EC條目來描述這一類新的酶。

 

文章作者：LSC

文章連結：https://www.nature.com/articles/s41467-019-10125-z.pdf

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-10125-z

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