2016-08-02 上海生命科學研究院
語音播報
7月19日，國際學術期刊《分子細胞生物學雜誌》（Journal of Molecular Cell Biology）在線發表了中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所國家蛋白質科學中心（上海）丁建平研究組的最新研究成果：Structural basis for targeting BIG1 to Golgi apparatus through interaction of its DCB domain with Arl1，該研究工作揭示了膜泡運輸中小G蛋白Arl1介導GEF蛋白BIG1定位在高爾基體反式面的分子基礎。
膜泡運輸是細胞內部以及細胞之間運輸大分子物質和顆粒物質的主要途徑，它在細胞的營養吸收、免疫調節、信號傳導、神經傳遞等過程中都發揮著非常重要的作用。小G蛋白Rab家族和Arf家族成員在膜泡運輸過程中作為分子開關發揮功能，它們可以通過與不同的效應蛋白結合，募集相關蛋白到特定細胞器上，激活下遊信號通路。GEF蛋白可以激活小G蛋白的活性，使其由結合GDP的非活性狀態轉變為結合GTP的活性狀態。
丁建平研究組在內吞體代謝和膜泡運輸過程中對小G蛋白的生物學功能開展了多年的研究工作，先後測定了一些重要小G蛋白包括Arl2、Rab5和Rab9等的複合物結構，揭示了它們在膜泡運輸過程中的生物學功能及其發揮功能的分子基礎(Structure, 2009；Elife, 2014；Structure, 2014)。近期又開展了小G蛋白Arl1調控GEF蛋白BIG1在高爾基體反式面定位機制的研究。小G蛋白Arf1調控高爾基體的膜泡運輸過程，其活性受到其GEF蛋白BIG1的調控。而BIG1作為小G蛋白Arl1的效應蛋白，通過Arl1被招募到高爾基體膜上激活Arf1。但Arl1是如何特異性識別和招募BIG1的分子機制還不清晰。
丁建平研究組的博士研究生王嶸等人運用結構生物學方法解析了活性狀態的Ar l1與BIG1的DCB結構域的複合物（Arl1-GTP-DCB）的晶體結構，發現Arl1-GTP通過「分子開關」結構域特異性地結合BIG1蛋白N端的DCB結構域，並進一步運用生物化學和細胞生物學方法驗證和分析了Arl1與BIG1之間的相互作用關係，鑑定了參與特異性識別的關鍵位點，發現Arl1與BIG1的相互作用方式與之前已報導的Arl1與效應蛋白複合物的相互作用方式具有較大的差異，基於研究結果提出了Arl1通過與BIG1的相互作用招募BIG1到高爾基體的反式面，從而級聯激活Arf1的分子機制的模型。這些研究結果不僅揭示了這些蛋白在內吞體代謝和膜泡運輸過程中的生物學功能，同時也為進一步闡明Arf家族成員之間以及與其它家族小G蛋白之間功能差異的分子基礎提供了重要信息。
此項工作得到了國家蛋白質科學研究設施（上海）19U線站的工作人員在實驗數據收集中的支持與幫助，並得到了國家自然科學基金委和中科院的經費支持。
論文連結
7月19日，國際學術期刊《分子細胞生物學雜誌》（Journal of Molecular Cell Biology）在線發表了中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所國家蛋白質科學中心（上海）丁建平研究組的最新研究成果：Structural basis for targeting BIG1 to Golgi apparatus through interaction of its DCB domain with Arl1，該研究工作揭示了膜泡運輸中小G蛋白Arl1介導GEF蛋白BIG1定位在高爾基體反式面的分子基礎。
膜泡運輸是細胞內部以及細胞之間運輸大分子物質和顆粒物質的主要途徑，它在細胞的營養吸收、免疫調節、信號傳導、神經傳遞等過程中都發揮著非常重要的作用。小G蛋白Rab家族和Arf家族成員在膜泡運輸過程中作為分子開關發揮功能，它們可以通過與不同的效應蛋白結合，募集相關蛋白到特定細胞器上，激活下遊信號通路。GEF蛋白可以激活小G蛋白的活性，使其由結合GDP的非活性狀態轉變為結合GTP的活性狀態。
丁建平研究組在內吞體代謝和膜泡運輸過程中對小G蛋白的生物學功能開展了多年的研究工作，先後測定了一些重要小G蛋白包括Arl2、Rab5和Rab9等的複合物結構，揭示了它們在膜泡運輸過程中的生物學功能及其發揮功能的分子基礎(Structure, 2009；Elife, 2014；Structure, 2014)。近期又開展了小G蛋白Arl1調控GEF蛋白BIG1在高爾基體反式面定位機制的研究。小G蛋白Arf1調控高爾基體的膜泡運輸過程，其活性受到其GEF蛋白BIG1的調控。而BIG1作為小G蛋白Arl1的效應蛋白，通過Arl1被招募到高爾基體膜上激活Arf1。但Arl1是如何特異性識別和招募BIG1的分子機制還不清晰。
丁建平研究組的博士研究生王嶸等人運用結構生物學方法解析了活性狀態的Ar l1與BIG1的DCB結構域的複合物（Arl1-GTP-DCB）的晶體結構，發現Arl1-GTP通過「分子開關」結構域特異性地結合BIG1蛋白N端的DCB結構域，並進一步運用生物化學和細胞生物學方法驗證和分析了Arl1與BIG1之間的相互作用關係，鑑定了參與特異性識別的關鍵位點，發現Arl1與BIG1的相互作用方式與之前已報導的Arl1與效應蛋白複合物的相互作用方式具有較大的差異，基於研究結果提出了Arl1通過與BIG1的相互作用招募BIG1到高爾基體的反式面，從而級聯激活Arf1的分子機制的模型。這些研究結果不僅揭示了這些蛋白在內吞體代謝和膜泡運輸過程中的生物學功能，同時也為進一步闡明Arf家族成員之間以及與其它家族小G蛋白之間功能差異的分子基礎提供了重要信息。
此項工作得到了國家蛋白質科學研究設施（上海）19U線站的工作人員在實驗數據收集中的支持與幫助，並得到了國家自然科學基金委和中科院的經費支持。
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