Nature:從結構上揭示MHC-I肽組裝複合體篩選蛋白片段機制

2021-01-10 生物谷

圖片來自S. Trowitzsch, A. Möller, R. Tampé。


2

017年11月16日/生物谷BIOON/---如今,社交媒體幫助我們跟上時事。由於我們無法同時處理大量的信息,神經網絡僅提取我們需要知道的信息。我們體內的細胞以一種類似的方式運作:在抵抗寄生蟲、病毒甚至癌症的過程中,一種被稱作MHC-I肽組裝複合體(MHC-I peptide-loading complex)的分子機器選擇對免疫系統很重要的蛋白片段。

在一項新的研究中,來自德國馬克斯普朗克生物物理研究所、法蘭克福大學和馬丁路德大學的研究人員闡明了這種蛋白複合體的結構和工作方式。相關研究結果於2017年11月6日在線發表在Nature期刊上,論文標題為「Structure of the human MHC-I peptide-loading complex」。

在細胞中,以小的蛋白片段(即肽)形式存在的狀態更新攜帶著來自該細胞內部的信息。這些肽被MHC-I蛋白呈遞到細胞表面上,這樣它們就能夠被免疫系統檢測到。MHC-I分子將關於癌細胞或被病毒感染的細胞的信息快速地傳遞給免疫系統。這就使得免疫系統能夠識別退化的或已被感染的細胞並消滅它們。然而,傳遞錯誤的信息能夠導致

自身免疫

疾病或慢性炎症。

法蘭克福大學生物中心的Simon Trowitzsch解釋道,「為了研究這種極其脆弱的MHC-I肽組裝複合體的結構,我們首先開發出一種分子誘餌。利用這種工具,我們能夠從內質網中分離出這種複合體。」馬克斯普朗克生物物理研究所的Arne Möller補充道,「多虧了低溫電子顯微鏡領域取得突破性進展,我們能夠直接地觀察MHC-I肽組裝複合體,並闡明它的結構。」

為了讓細胞給免疫系統提供信息,膜轉運蛋白、摺疊酶和MHC-I分子必須在一種複合體中精確地協作。這項研究的結果展示了這種MHC-I肽組裝複合體如何僅過濾出那些被免疫細胞識別的蛋白片段。法蘭克福大學生物化學研究所的Robert Tampé說,「這些發現是非常重要的,這是因為病毒和癌細胞會干擾信息傳遞,並能夠比免疫系統更加精明。我們如今更好地理解細胞如何選擇抗原來檢測癌症或感染。這可能有助改進免疫療法。」(生物谷 Bioon.com)

參考資料:Andreas Blees, Dovile Januliene, Tommy Hofmann et al. Structure of the human MHC-I peptide-loading complex. Nature, Published online:06 November 2017, doi:10.1038/nature24627

相關焦點

  • 生物物理所揭示RNA剪接複合體核心組分snRNP的組裝機制
    生物物理所揭示RNA剪接複合體核心組分snRNP的組裝機制 2016-11-22 生物物理研究所 剪接體組裝的基石是5種富含尿嘧啶的小核核糖核酸-蛋白質複合物(U1,U2,U4/ U6和U5 snRNP),它們的核心分別由各自的小核RNA (snRNA)以及結合在其保守Sm序列上的七個不同Sm蛋白所組成。snRNP的正確組裝是RNA剪接複合體形成的必要前提,然而其中的分子機制並不清楚。  在體內,snRNP的組裝需要SMN複合物的參與。
  • Nature:從結構上揭示神經元同步釋放化學信號
    相關研究結果發表在2017年8月24日的Nature期刊上,論文標題為「The primed SNARE–complexin–synaptotagmin complex for neuronal exocytosis」。這項研究描述了這三種蛋白之間的一種新的合作,並且為細胞分泌胰島素和氣道粘液等分子的其他過程提供新的認識。
  • 研究揭示CRISPR-Cas12a蛋白複合體切割雙鏈DNA的動態調控機制
    》上發表了題為「crRNA和DNA的匹配度對Cas12a蛋白複合體切割雙鏈DNA的動態結構和切割位點的調控」(Conformational dynamics and cleavage sites of Cas12a are modulated by complementarity between crRNA and DNA)的研究論文。
  • 結構生物學揭示NEDD8介導的泛素組裝機制
    結構生物學揭示NEDD8介導的泛素組裝機制 作者:小柯機器人 發布時間:2020/2/14 10:55:11 德國馬克斯•普朗克學會生物化學研究所Brenda A.
  • Nature、Science和Cell三大期刊低溫電鏡解析蛋白結構重大研究
    在蛋白質數據銀行(Protein Data Bank)的100000多條蛋白詞目裡,超過90%的蛋白結構是利用X射線晶體衍射技術解析得到的。儘管X射線晶體衍射一直是結構生物學家的最佳工具,但是它存在較大的限制。科學家們將蛋白進行大塊結晶通常需要多年的時間。而很多基礎蛋白分子,例如嵌在細胞膜上的蛋白,或是形成複合體的蛋白卻無法被結晶。
  • 生物物理所發表RNA剪接複合體核心組分snRNP組裝機制的重要研究成果
    組裝機制的研究進展,文章題為:「Structural basis for snRNA recognition by the double-WD40 repeat domain of Gemin5」。剪接體組裝的基石是5種富含尿嘧啶的小核核糖核酸-蛋白質複合物(U1,U2,U4/ U6和U5 snRNP),它們的核心分別由各自的小核RNA (snRNA)以及結合在其保守Sm序列上的七個不同Sm蛋白所組成。snRNP的正確組裝是RNA剪接複合體形成的必要前題,然而其中的分子機制並不清楚。
  • Cell:首次觀察細胞內的蛋白複合體結構和功能
    2017年2月5日/生物谷BIOON/---當前,研究蛋白納米機器功能的生物學家從細胞中分離出這些複合體,然後利用體外技術在原子水平上觀察它們的結構。或者,他們採用允許在活細胞內對這些複合體進行分析的技術,但是這很少會提供結構信息。
  • Cell Rep:上海巴斯德所等FOXP3蛋白複合體組裝研究獲進展
    該研究發現賴氨酸乙醯化調節了FOXP3蛋白複合體組裝,並解析出亮氨酸結構域二聚體結構,揭示了FOXP3蛋白相關生理功能的分子基礎,對進一步深入理解正常及病理環境下FOXP3複合體組裝具有重要指導性意義。FOXP3是決定調節性T細胞(Treg)分化及功能的關鍵性轉錄調控蛋白,主要表達於天然調節性T細胞(nTreg)及誘導性調節性T細胞 (iTreg) 中。
  • 《科學》:施一公團隊揭示剪接體的複合結構以及催化機制
    對pre-mRNA剪接過程內在機制的理解離不開對其內部結構信息的揭示,尤其需要獲得剪接體活性位點中心的結構以及ATPase /解旋酶的作用。自2015年以來,很多研究已經先後揭示了剪接體幾乎所有主要功能狀態下的超高解析度冷凍電子顯微鏡結構。
  • 低溫電鏡解析蛋白結構十大進展
    在蛋白質數據銀行(Protein Data Bank)的100000多條蛋白詞目裡,超過90%的蛋白結構是利用X射線晶體衍射技術解析得到的。  儘管X射線晶體衍射一直是結構生物學家的最佳工具,但是它存在較大的限制。科學家們將蛋白進行大塊結晶通常需要多年的時間。而很多基礎蛋白分子,例如嵌在細胞膜上的蛋白,或是形成複合體的蛋白卻無法被結晶。
  • Nature:重大突破!史上最詳細人DNA轉錄前起始複合體結構出爐!
    在一項新的研究中,來自美國喬治亞州立大學、加州大學伯克利分校和西北大學等多家機構的研究人員將低溫電鏡技術(Cryo-EM)和最新的計算建模方法結合在一起,史無前例地詳細解析出近原子解析度下的人轉錄前起始複合體(transcription pre-initiation complex, PIC)的分子結構。人PIC是一個蛋白組裝體,將RNA聚合酶安排在合適的位置從而確保能夠啟動轉錄。
  • 【文獻閱讀】中國農業大學動物醫學院夏春課題組揭示了雞MHC-I分子...
    為此,本文以高致病性禽流感H5N1CTL表位為研究目標,通過系統篩選來源於不同毒株全蛋白的病毒多肽,從CD8+ T細胞識別與免疫應答水平鑑定出了具有高度保守性的T細胞表位PA123-130(圖1)。
  • 吳強組揭示染色質架構蛋白調控基因組高級結構的非對稱性阻斷機制
    細胞構建正確有序摺疊的三維基因組需要大量的染色質架構蛋白,轉錄因子CTCF和粘連蛋白cohesin是哺乳動物中最重要的染色質架構蛋白,它們通過架構三維基因組的拓撲結構來調控基因表達和蛋白功能。三維基因組學是一門古老的學科,主要研究染色質高級結構動態調控及生物學功能。
  • 科學家揭示葉酸ECF轉運蛋白結構和轉運機制
    4月14日,《自然》雜誌在線發表中科院上海生命科學研究院植物生理生態研究所的最新研究進展,報導了來源於乳酸桿菌的能量耦合因子型(Energy Coupling Factor,ECF)葉酸轉運蛋白面向內(inward-facing)的晶體結構(見示意圖a),揭示了ECF轉運蛋白跨膜轉運葉酸的分子機制。葉酸參與細胞內眾多重要生化過程,包括DNA和胺基酸的合成。
  • 中國科大在染色質重塑SWI/SNF與INO80複合體結構研究中取得重要進展
    中國科學技術大學蔡剛教授課題組利用冷凍電鏡技術,解析了染色質重塑SWI/SNF與INO80複合體及其不同核小體結合狀態複合物的三維結構,揭示了SWI/SNF與INO80複合體共有的肌動蛋白(Actin)和核肌動蛋白相關蛋白(Arps)組成的Actin/Arp模塊作為構象調控的分子開關,調控核小體結合及可能調節重塑核小體活性的分子機制,相關研究成果近日分別在國際權威雜誌《Protein
  • 2020-10(上)粟酒裂殖酵母 Ppr10 蛋白 對線粒體蛋白複合體組裝的影響
    本文運用 BN-PAGE 技術來研究粟酒裂殖酵母線粒體蛋白複合體,利用 BN-PAGE 和 western blot 方法技術相結合對粟酒裂殖酵母線粒體蛋白複合體進行鑑定。本次研究選擇粟酒裂殖酵母線粒體蛋白 Ppr10 作為研究對 象,實驗結果表明,粟酒裂殖酵母線粒體蛋白 Ppr10 的缺失影響了線粒體複合體及超複合體的組裝。
  • Nature:蜘蛛絲蛋白的結構
    很多蛋白在高濃度時都形成纖維狀結構,但蜘蛛網蛋白(有高度重複片段,側面為非重複性末端區域)卻有不同行為。使這一點成為可能的分子機制尚不清楚,但本期Nature上兩篇結構研究論文提供了新線索。Askarieh等人發表了來自一種名為「Euprosthenops australis」的織網蜘蛛的一個拖絲蛋白「蜘蛛絲蛋白」的N-端區域的1.7X-射線晶體結構。
  • 中國科大等揭示SETD3蛋白作為β-actin組氨酸甲基化酶的結構與功能
    近日,中國科學技術大學教授許超課題組與波蘭華沙大學Jakub Drozak實驗室合作,解析了SETD3與β-actin多肽的高分辨複合物晶體結構,並結合酶活實驗揭示了肌動蛋白(Actin)第73位組氨酸(His73)的N3位甲基化的作用機制,相關成果於2月20日以Structural insights into SETD3-mediated histidine
  • 研究揭示新生蛋白質組裝機制
    研究揭示新生蛋白質組裝機制 作者:小柯機器人 發布時間:2021/1/3 15:56:48 德國海德堡大學(ZMBH)分子生物學中心和DKFZ-ZMBH聯盟德國癌症研究中心(DKFZ)Günter
  • Nature:胰腺癌通過自噬降解MHC-I促進免疫逃避!
    Yamamoto等人在《自然》雜誌上發表文章,揭示了胰腺癌細胞逃避免疫反應的機制。這一過程通常與細胞蛋白的正常降解和循環有關。作者發現,通過藥物或基因方法抑制這一途徑,可以逆轉胰腺癌動物模型中的免疫逃避。這一發現為研究靶向這一途徑是否對臨床有益提供了令人信服的理論基礎。