饒子和與胡俊傑課題組在線粒體內膜融合研究方面再獲新進展

2020-11-27 中國生物技術網

2020年5月7日，《Journal of Cell Biology》雜誌在線發表了饒子和院士課題組與胡俊傑課題組合作的研究論文，題為「Structural insights into G domain dimerization and pathogenic mutation of OPA1」。該研究解析了線粒體內膜融和蛋白OPA1的最小GTP酶結構域（MGD）在結合GDP和氟化鈹狀態下的晶體結構，闡明了OPA1的GTP酶結構域二聚化的分子基礎，以及突變誘發疾病的原因。

線粒體是由雙層膜包被的細胞器，在細胞內持續發生融合和分裂以維持其正常功能。線粒體內膜融合與外膜一樣，其缺陷導致線粒體DNA的丟失，小鼠胚胎致死，而人的OPA1突變還導致視神經萎縮症等遺傳疾病。饒子和與胡俊傑團隊前期合作闡明了線粒體外膜融合蛋白Mitofusin （MFN）介導膜拴連和融合的機制，今年年初又報導了酵母的線粒體內膜融合蛋白Mgm1的結構，提出了內膜融合的初步模型。近日，生物大分子國家重點實驗室孫飛課題組利用冷凍電鏡解析了OPA1在膜上裝配的結構（https://doi.org/10.7554/eLife.50294），並提出了OPA1誘導膜形變的分子機理。不過，OPA1仍是發動蛋白（Dynamin）超家族中僅存的一個沒有高解析度結構的成員。

饒子和院士和閆利明博士的團隊解析了人源OPA1-MGD的結構，發現其單體構象與膜裂解蛋白Dynamin-1的GG（GTPase-GED）片段很相似，並形成了依賴核苷酸的二聚體。胡俊傑課題組通過酶活測定、體外多聚體分析和膜結合等生化實驗，以及細胞內的線粒體形態回補實驗驗證了結構的發現。此外，OPA1-MGD的N端存在一個類似捲曲螺旋的二聚化區段，能介導不依賴核苷酸的二聚化。OPA1的這兩種二聚化在維持線粒體形態中均起到重要作用。

胡俊傑研究員是本文的通訊作者。胡俊傑課題組的趙京華、饒子和課題組的餘彩婷和閆利明為本文的共同第一作者。該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和中科院B類先導專項的支持。

OPA1-MGD的二聚體結構及疾病突變位點圖

原文連結：https://doi.org/10.1083/jcb.201907098

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