Nature 中文摘要|31 March 2016

Nature Vol.531 No.7596, 31 March 2016

Contributionof Antarctica to past and future sea-level rise

南極洲在過去與未來對海平面上升的影響  

Robert M. DeConto& David Pollard

http://www.nature.com/nature/journal/v531/n7596/full/nature17145.html

在過去的幾百萬年間，地球兩極的溫度偶爾略高於現今，而全球平均海平面與末次間冰期（距今13萬至11.5萬年）相比上升了6至9米，並可能高於上新世（約三百萬年前）水平。在上述兩個時期，南極洲冰原均被認為是影響海平面上升的主要因素，這也暗示著將來南極洲冰原的脆弱性。在本研究中，我們採用的模型將冰原和氣候動態相結合，並包含了之前未得到充分認識的過程——該方法將大氣變暖與支撐冰架的水力壓裂及終端位於海中的冰崖的結構瓦解相聯繫——從而對上新世及末次間冰期的海平面估算進行校準，並被應用於未來溫室氣體的排放情況之中。如果溫室氣體排放不減弱，南極洲有可能使海平面在公元2100年上升一米以上，甚至使其在公元2500年前上升超過15米。假若如此，大氣變暖很快將會成為冰融的主因，同時持續的海洋暖化將把冰川的恢復推遲數千年。

Cullin–RING ubiquitin E3 ligase regulation by the COP9 signalosome

COP9信號小體調控Cullin-RING泛素E3連接酶

Simone Cavadini, Eric S. Fischer, Richard D.Bunker…Henning Stahlberg & Nicolas H. Thomä

http://www.nature.com/nature/journal/v531/n7596/full/nature17416.html

人cullin–RING 泛素E3連接酶 (CRL) 家族包含200個以上成員。COP9信號小體複合物(CSN) 通過移除CRL上的類泛素激活蛋白NEDD8調控CRL。CUL4A–RBX1–DDB1–DDB2 複合物 (CRL4ADDB2) 監測基因組中紫外線誘導的DNA損傷。CRL4ADBB2 在沒有受損DNA時是失活的，且修復過程的調控需要CSN參與。對CSN與CRL4ADBB2結合的結構基礎及CSN激活的原理了解得還很不清楚。這裡我們發表CSN與NEDD化（一種類泛素化修飾）的CRL4A 連接酶形成複合物的6.4 Å 解析率冷凍電鏡結構。冷凍電鏡確定的CSN構象體及一個新的無配基CSN晶體結構表明，誘導適應性機制驅動NEDD化的CRL激活CSN。我們發現CSN和底物不能同時結合CRL4A，這有利於無底物結合的CRL4複合物處於去NEDD化的失活狀態。這些架構和調控原則在CRL家族中是保守的，使得CSN的全局調控得以發生。

Structure of promoter-bound TFIID and model of human pre-initiation complex assembly

結合了啟動子的TFIID結構和人轉錄前起始複合體的組裝模型

Robert K. Louder, Yuan He, José RamónLópez-Blanco, Jie Fang, Pablo Chacón& Eva Nogales

http://www.nature.com/nature/journal/v531/n7596/full/nature17394.html

 

通用轉錄因子IID (TFIID) 在依賴RNA聚合酶II (Pol II) 的轉錄起始中起關鍵作用，它把轉錄起始前複合物 (PIC) 的裝配集結在核心啟動子處。TFIID包含TATA結合蛋白 (TBP) 和13個TBP關聯因子(TAF1–13)，它們特異性地與多個核心啟動子DNA序列相互作用。這裡我們報導了用單粒子低溫電鏡測定的亞納米級別人TFIID與TFIIA及核心啟動子DNA形成複合物的結構。TFIID的亞基接觸所有的核心啟動子元件，TAF1 和 TAF2介導與下遊啟動子的主要相互作用。TFIIA 橋連TBP–TATA 複合物與TFIID的B葉。我們還展示了完全裝配好且無TAF的人PIC的冷凍電鏡重構。兩個結構共有元件的迭加為研究TFIID在啟動子識別中的一般作用、PIC裝配和轉錄起始提供了新信息。

 

R-process enrichment from a single event in an ancient dwarf galaxy

古老矮星系中某單次事件中的R-過程的元素富集

Alexander P. Ji, Anna Frebel,AnirudhChiti& Joshua D. Simon

http://www.nature.com/nature/journal/v531/n7596/full/nature17425.html

鋅元素的比重是通過快速（R）合成和慢速（S）中子俘獲過程增加的。針對R-過程中元素（如銪）的主要產生場所的爭論已經持續了近60年。對古老的銀河系恆星暈的化學豐度趨勢的初步研究表明，在一些諸如發生核心坍縮超新星的地區，這些元素在持續不斷地產生。但是，局部宇宙的相關跡象表明R-過程的元素富集是比較罕見的，比如中子星合併。在一些矮橢星系發現的銪元素被認為是在早期宇宙中R-過程元素富集的證據，但這隻建立在沒有氣體吸積到這些矮星系的假設的基礎上；原因在於氣體吸積有利於這些星系中R-過程的元素富集。此外，R-過程理論尚未清楚地定義矮星系。體積較小、化學組成較簡單且更為古老的超微弱矮星系在第一代恆星形成之初便集合起來，它們是用來研究諸如R-過程的核合成事件的理想體系。網罟座II星系（Reticulum II）就是這樣的一個矮星系。這個星系（和其他類似矮星系）中，非中子俘獲元素的豐度類似於在其他年老的恆星中該元素的豐度。本文中，我們藉助高解析度光譜儀研究了網罟座II星系九個最亮行星中的七個，結果表明重中子俘獲元素的能力顯著增強，遠高於鋇元素在R-過程中富集的豐度。在這個「R-過程星系」觀測到的增強幅度比在任何其他超微弱矮星系中檢測高兩到三個數量級。這意味著在該星系中，發生了單個罕見的事件。R-過程元素富集量和事件率都與源是普通核心坍縮新星的數據不一致，但符合其他可能的來源，如中子星的合併。

 

Measurement of the Earth tides with aMEMS gravimeter

用微機電系統重力儀來觀測地球的潮汐

R. P. Middlemiss, A. Samarelli, D. J. Paul…S. Rowan & G. D. Hammond

http://www.nature.com/nature/journal/v531/n7596/full/nature17397.html

局部重力加速度微小變化的能力允許我們檢測隱藏的天然氣儲備、火山爆發之前的巖漿積聚以及地下隧道等。一些設備和技術可以達到所需的靈敏度（數十微伽每赫茲1 / 2）：自由落體重力儀，基於彈簧重力儀，超導重力儀和原子幹涉儀等。這些設備可以用於觀察地球潮汐：由潮汐力導致的地殼彈性變形。這是一個可被普遍預測的引力信號，需要高靈敏度及長達數天的高穩定性測量。然而，現今的重力儀存在著高成本（超過10萬美元）和高質量（超過8千克）的局限。本文中，我們設計了一個微機電系統（MEMS）裝置用來測量地球潮汐，它的靈敏度達到了40微伽的每赫茲1 / 2，而且只幾個立方釐米大小。相比任何其他MEMS裝置，我們的儀器有很好的長期穩定性。大多數只能手機中含有MEMS加速度計，大規模的生產降低了其成本，但沒有一個具有足夠的穩定性以致能夠被稱為重力儀。因此，我們的設備成功實現了從加速度計到重力儀的轉型。這種MEMS重力儀體積小、成本低，可以用於多種重力製圖的應用。例如，它可以安裝在無人機上，替代低空飛行的飛機來進行土地測量和勘探、部署監測火山，或用於多像素密度對比度成像陣列設備等。

 

Soft surfaces of nanomaterials enablestrong phonon interactions

納米材料的軟表面能夠增強聲子相互作用

DenizBozyigit, NuriYazdani, MaksymYarema…FanniJuranyi&Vanessa Wood

http://www.nature.com/nature/journal/v531/n7596/full/nature16977.html

材料中的聲子以及他們同其他聲子、電子及光子的相互作用是其能量增加、損失和轉化的驅動力。雖然大量的晶體半導體中的聲子密度狀態已被測量和計算，但人們對納米材料中的聲子依然了解甚少，儘管自上而下法製造的納米半導體材料和納米尺寸零件的裝置整合已日益流行。在這裡我們用非彈性中子散射測量和第一性原理分子動力學模擬，將自上而下法製造的半導體量化為微晶尺寸。我們的研究表明，納米材料領域的光子半導體不同於微晶尺寸的半導體，由於其表面的機械柔性，它表現出低對稱性和低能耗的特性。在光子與電子耦合的半導體裝置中，這種性質尤為重要。雖然最初人們以為，納米微晶材料由於缺乏電子能態且存在巨大的能級差，使電子和聲子之間的聯繫受到阻礙。但一直以來的電子-聲子耦合都很廣泛地出現，並具有超過一伏特每皮秒的高能量耗散率。儘管對聲子在激子動力中所起的作用的詳細研究致使針對這些高速躍遷率的起源提出了包括試圖將其進行數位化計算的各種建議，但納米材料中電子-聲子相互作用的根本問題依然沒有被解決。通過結合聲子的微尺寸及熱力學理論，還有我們發現的納米材料的聲子性能，我們能夠解釋並經試驗證實強電子-聲子的耦合以及電荷載流子進入俘獲狀態的快速多聲子躍遷率。這加深了我們對聲子過程的理解，從而可以進行納米材料的合理選擇、表面處理及對合成它們設備的設計。

 

Visualizing coherent intermolecular dipole–dipole coupling in real space

真實空間中的耦合分子間偶極-偶極相互作用

Yang Zhang, Yang Luo, Yao Zhang…Zhen-ChaoDong & J. G. Hou

http://www.nature.com/nature/journal/v531/n7596/full/nature17428.html

 

在生物和人工系統中，許多重要的能量轉移和光學過程很大程度上決定於橫跨了幾個發色團的激子耦合作用。這種耦合理論可以直接地被主要描述為相干分子間的偶極耦合。然而實際上，由於傳統光學中的衍射極限，直接從真實世界中觀察這種偶極耦合和激子分離依舊是個挑戰。我們通過掃描隧道顯微鏡的觀察證明了高度局部激發態由電子的隧道效應產生的。這種激發態聯同對合成發光的成像，可用來描繪以明確方式排列的少數幾個鋅-酞菁分子中的激子耦合的空間分布。這種發光模式由二聚體中的激子形成，它被記錄於不同的能態和找到了類似σ和π的原子軌道，並揭示了系統的局部光響應、局部光學取向對相對取向的依賴以及二聚體中躍遷偶極子的相。我們合成了一種帶有多數完全躍遷偶極子的同軸排列四酞氰化鋅分子，並表明這導致了來自位置選擇性激發中的「單分子」超輻射的增強。這些調查結果證明，我們的試驗方法為分子系統的相干偶極耦合提供了詳細的空間信息，這能更好的理解併合理的設計捕光結構和量子光源。

 

Komatiites reveal a hydrous Archaeandeep-mantle reservoir

科馬提巖表明太古代深地幔中水儲層的存在

Alexander V. Sobolev, Evgeny V. Asafov,Andrey A. Gurenko…Dieter Garbe-Schönberg&Stepan P. Krasheninnikov

http://www.nature.com/nature/journal/v531/n7596/full/nature17152.html

太古代科馬提巖（超鎂鐵質熔巖）是極端條件下地球地幔的熔化的結果。其化學組成致使其噴發溫度高達1600攝氏度，也間接表明其地幔源能達到更高的溫度。但這一信息並不明確，由於科馬提巖的巖漿含水量無法確定。一種學說認為科馬提巖來源於地幔柱且本質上是乾燥的。但另一些人認為該巖漿中含有一定量水分，這些水分大幅降低了其噴發溫度，並與巖漿中的俯衝作用有關。本研究中，我們記錄了一些測量結果，包括含水量、其它揮發成分含量，以及在鎂含量異常的橄欖石（高達94.5摩爾百分比的鎂橄欖石）中熔體包裹體的主要和微量元素。這為估計太古代科馬提巖來源熔體的成分及結晶溫度提供了直接信息。研究結果顯示，來自加拿大亞比提綠巖帶的科馬提巖有著2.7億年的歷史，按重量計算，其來源熔體包含30%氧化鎂及0.6%的水，其中高度不相容元素含量也大大減少。當深度較淺時，該熔體在還原條件下大約於1530攝氏度開始結晶。同時伴隨著地殼同化作用，熔體通過橄欖石的分離結晶過程逐步結晶。由於熔體中主要元素與微量元素的成分及低氧逸度同其俯衝背景並不一致，我們提出熔體中較高的水鈰比（超過6000）是由於地幔過渡帶中的含水物質被夾帶進了科馬提巖源。該研究結果證實了科馬提巖來源於地幔柱及太古代地幔具有較高溫度，同時表明在早期地球歷史中深地幔水儲層的存在。

 

Boreal and temperate trees show strongacclimation of respiration to warming

寒溫帶樹木對氣候變暖表現出呼吸作用的強烈適應性

Peter B. Reich, Kerrie M. Sendall…Roy L.Rich & Rebecca A.

http://www.nature.com/nature/journal/v531/n7596/full/nature17142.html

 

植物呼吸作用導致的每年向大氣排放的二氧化碳的量，是化石燃料燃燒排放到大氣中的六倍，所以這二者的變化都會影響未來的氣候。由於植物呼吸的強度與溫度呈正相關，因此，全球變暖可能會導致植物呼吸產生的二氧化碳的釋放，進而再進一步導致大氣變暖。然而植物呼吸作用能夠適應溫度的改變，削弱其和全球大氣溫度升高之間的正反饋。但是，目前缺少野外條件下長期（幾周到幾年）適應氣候變暖的證據，阻礙了現實預測植物呼吸作用在未來的氣候條件下釋放二氧化碳量。這裡，我們選取在森林氣候條件下生長了若干年的十種青年的北美樹種進行實驗，論證了葉片呼吸作用無論是對實驗條件下的增溫還是季節溫度的變化，都有強烈的適應。與周圍環境中生長和監測的植物相比，高於周圍環境溫度3.4攝氏度時植物的呼吸作用平均增加5%；但若沒有適應性，增加值可能會達到23%。因此，適應環境可以消除80%預計的無適應性植物增加的葉片呼吸。葉片呼吸作用在實驗增溫和季節溫度變動中對每一度溫度變化的適應性都是相似的。除此，我們觀測到的溫度每增加一度，葉片呼吸作用的增加量，要比以前研究中報導的平均值的一半還要少，而先前的研究都是在實驗環境且較短的時間尺度上進行的。如果這種葉片熱適應造成的削弱作用很普遍，則陸地植物呼吸作用率的增加對氣候變暖的響應可能會比預期的小，因此，也就可能不會使大氣中二氧化碳濃度增加像預測的那麼多。

 

The mid-developmental transition and the evolution of animal body plans

發育中期過渡與動物身體結構的演化

Michal Levin, Leon Anavy, Alison G.Cole…Tamar Hashimshony&ItaiYanai

http://www.nature.com/nature/journal/v531/n7596/full/nature16994.html

 

基於不同的身體結構，動物被分為大約35個「門」。形態學和分子生物學分析表明發育中期的一個階段——被稱為種系特徵性發育階段（phylotypic period）——在一些門的物種裡保守存在。雖然這些分析提供了它們存在的證據，門也因缺乏客觀定義而備受爭議，最終只是基於隨意的動物分組。這裡我們比較了十種物種的發育轉錄組，每一個都對應不同的門，涵蓋了眾多的生活史和胚胎形態。我們發現在所有的十個物種裡，發育都包括了保守基因表達早期和晚期階段的耦合。這些階段通過不同的「中期發育過渡」（mid－development transition）相連接，利用了物種特異的信號通路和轉錄因子。在其中三個門中，該中期發育過渡階段與先前已定義的種系特徵性發育階段相重疊，表明了在這個過渡段內活躍的轉錄迴路和信號機制對定義種族身體結構很關鍵，中期發育過渡階段可能會被用來定義其他門類的種系特徵發育階段。將這些觀察現象和已報導的相同門類中期發育保守性結合在一起，我們提出，物種應以發育中期過渡階段的基因表達劃分成不同的門，門內物種間高度保守,但與其它物種有分歧。

 

Nucleus accumbens D2R cells signal prioroutcomes and control risky decision-making

伏隔核D2R細胞提示以前的結果並控制風險性決策

Kelly A. Zalocusky, CharuRamakrishnan,Talia N. Lerner… Brian Knutson & Karl Deisseroth

http://www.nature.com/nature/journal/v531/n7596/full/nature17400.html

 

在幾乎所有試驗的物種中都觀察到了對規避風險的明顯傾向。然而少數個體卻似乎偏好風險（在不確定的大回報和確定的小回報之間重複不斷地選擇前者），甚至厭惡風險的個體有時也選擇更有風險的備選項。這種決策上的重要轉變（或者作為遍及所有個體的穩定性狀，或者是在個體內的變異水平上）背後的神經活動是什麼還不清楚。這裡我們描述了一種大鼠的風險偏好模型，其中穩定的個體差異、不斷嘗試的選擇以及對藥理學藥劑的反應都與人類行為相似。在這個模型中我們將新的遺傳靶向策略與行為中的神經活動光記錄結合起來，在一群遺傳和解剖特性確定的神經元中發現了有關的時間特異信號。該（神經）活動出現在伏隔核 (NAc) 中表達2-型多巴胺受體 (D2R) 的細胞中，提示了近期的不利結果適時影響後續選擇，而且還預測了接下來的選擇。在發現了風險選擇這一天然存在的神經關聯之後，我們在決策過程中用光遺傳控制模擬了該時間特異信號，結果表明該信號是驅動風險偏好的原因。特別地，用精確定時的脈衝刺激處理NAc D2R細胞，可使偏好風險的大鼠即刻轉變為風險厭惡的大鼠。這些發現提示，以前決策中出現的不利結果在D2R的NAc細胞中的編碼信息可以很大程度上解釋風險偏好及實時風險決策中的個體差異。

 

Bidirectional electromagnetic control ofthe hypothalamus regulates feeding and metabolism

下丘腦雙向電磁控制調節攝食和代謝

Sarah A. Stanley, Leah Kelly, Kaamashri N.Latcha…Jonathan S. Dordick& Jeffrey M. Friedman

http://www.nature.com/nature/journal/v531/n7596/full/nature17183.html

靶向且時間可控的神經元調製對確定特異性神經元群體或神經迴路的生理功能來說非常寶貴。本文中我們描述了一種可以無創、短暫、在體活化或抑制神經元活動的系統，並將其應用在研究中樞神經系統對小鼠糖代謝穩態和攝食中。我們可以利用無線電波或者磁場遠程誘導神經元激活，這一過程的實現需要GFP標記的鐵蛋白（ferritin）融合蛋白的Cre依賴表達，該蛋白通過一個駱駝抗GFP抗體連接到陽離子導電的瞬時受體電位香草酸亞型1（anti-GFP-TRPV1）。突變TRPV1孔使其變成氯離子可通過的通道，即可以同樣的刺激方式實現神經元抑制。在葡萄糖激酶－Cre（glucokinase–Cre）小鼠中，這些構建會靶向到腹內側下丘腦的葡萄糖感知神經元，因為這些葡萄糖感知神經元中可以表達Cre。該區域葡萄糖感知神經元的急性活化會升高血糖和胰高血糖素，降低胰島素水平，並且刺激攝食；而抑制這些神經元會降低血糖，提高胰島素水平並抑制進食。這些結果表明胰腺激素是中樞神經系統迴路控制血糖和行為的效應機制。我們使用的方法避免了永久性植入物的需要，並有可能運用到其它神經過程的研究，或用於調控其它甚至分散的細胞類型。

 

Potentiating the antitumour response ofCD8+ T cells by modulating cholesterol metabolism

通過調節膽固醇代謝來增強CD8+ T細胞的抗腫瘤應答

Wei Yang, YibingBai, Ying Xiong…Bo-liang Li&ChenqiXu

http://www.nature.com/nature/journal/v531/n7596/full/nature17412.html

CD8+ T細胞有重要的抗腫瘤免疫作用，但是它們的活性在腫瘤微環境中被抑制。如何恢復CD8+ T細胞的細胞毒性在腫瘤免疫療法中有較大的臨床研究價值。我們研究發現一個新的機制，這個機制是通過調節膽固醇代謝增強了小鼠CD8+ T細胞的抗腫瘤應答。通過對ACAT1（一種關鍵的膽固醇酯化酶）的基因切除或的藥理抑制阻礙T細胞中的膽固醇酯化，從而增強效應功能並提高CD8+ T細胞增殖，而不影響CD4+ T細胞。這是由於CD8+ T細胞質膜中膽固醇水平提高，從而促使T細胞受體的聚集、信號轉導以及更高效的免疫突觸形成。ACAT1不足的CD8+ T細胞比野生型CD8+ T細胞能更好地控制小鼠黑色素瘤生長和轉移。阿伐麥布（avasimibe）是ACAT1的抑制劑，之前的臨床試驗表明其能有效安全治療動脈粥樣硬化，而本實驗中將其用於治療小鼠黑色素瘤實驗發現其具有較好的抗腫瘤效應。阿伐麥布和抗PD-1抗體的聯合治療比單一治療控制腫瘤生長效果更好，因此，已確定的動脈粥樣硬化治療靶點ACAT1也是潛在的抗腫瘤的腫瘤免疫治療靶點。

 

Primary cilia are not calcium-responsive mechanosensors

原纖毛不是鈣敏感的機械力感受器

M. Delling, A. A. Indzhykulian, X. Liu, Y.Li, T. Xie, D. P. Corey & D. E. Clapham

http://www.nature.com/nature/journal/v531/n7596/full/nature17426.html

原纖毛是在細胞分裂時在細胞表面伸出的獨立毛狀突起，且通常是不能動的。其天線狀的結構總讓人們自然地假想它們可以感知周圍的環境，而其中最常見的假說就是纖毛可以通過允許鈣通過的離子通道來感知機械力。原纖毛的鈣敏感機械感受器假說被用來解釋很多生理反應，從胚胎發育過程中左右軸決定的調控到多囊腎疾病和某些癌症在成年個體中的病情發展。本文中我們報導了在基於上述假說的組織中，原纖毛中根本不存在機械力誘導的鈣升高。我們培育了一種轉基因小鼠Arl13b–mCherry–GECO1.2，可以在所有原纖毛中表達一種比率遺傳編碼的鈣信號指示劑。接著我們測定了不同種類體外培養的細胞中原纖毛對液流的響應，包括腎上皮細胞、腎小管升支粗段、胚胎節點的冠細胞、內耳毛細胞的動纖毛和一些細胞系。生理水平甚至超生理水平的液流都無法觀測到纖毛特異性的鈣流。我們的結論是起源於原纖毛的機械力感知並不是經由鈣信號實現的。

 

β-Arrestin biosensors reveal a rapid, receptor-dependent activation/deactivation cycle

β-抑制蛋白生物傳感器發現了一個快速、受體依賴的激活/去激活循環

Susanne Nuber, Ulrike Zabel, KristinaLorenz…Martin J. Lohse&Carsten Hoffmann

http://www.nature.com/nature/journal/v531/n7596/full/nature17198.html

 

(β-)抑制蛋白(arrestin) 是G蛋白偶聯受體(GPCR)的重要調控因子。它們結合到激活的磷酸化GPCR上，關閉向G蛋白的「經典」信號活動，通過與網格蛋白機制相互作用引發GPCR內化。除了與視杆和視錐細胞結合的兩個視覺抑制蛋白（稱為抑制蛋白1 和抑制蛋白4）外，只有兩個（非視覺）β-抑制蛋白（β-抑制蛋白1 和β-抑制蛋白2，也稱為抑制蛋白2 和抑制蛋白3），調控數百個不同的（非視覺）GPCR。這些蛋白與GPCR的結合通常需要GPCR處於激活形式，且它們被G蛋白偶聯受體激酶 (GRK) 磷酸化。受體或它們的羧端及某些截斷形式（與抑制蛋白）的結合誘導產生(β-)抑制蛋白活性構象，這些構象最近被X射線晶體學解析。這裡我們用一系列基於螢光共振能量轉移（FRET）的β-抑制蛋白2生物傳感器，研究了β-抑制蛋白和 GPCR的相互作用及人活體細胞中β-抑制蛋白的實時構象變化。我們在β-抑制蛋白2中觀察到在受體–β-抑制蛋白2相互作用後受體迅速出現的特異的構象改變型式。去除受體激動劑後這些改變持續的時間長於受體直接相互作用。我們的數據表明，GPCR和受體存在快速、受體類型特異的、分兩步實現的結合和激活過程。我們的數據進一步表明，β-抑制蛋白在與受體解離後仍保持激活狀態，這使它們可以在細胞表面存在並很可能獨立進行信號活動。因此，GPCR引發β-抑制蛋白快速而受體特異的激活/去激活循環，這使β-抑制蛋白可活躍地進行信號轉導。

 

The conformational signature of β-arrestin2 predicts its trafficking and signalling functions

β-抑制蛋白2構象標記預測其運輸和信號功能

Mi-Hye Lee, Kathryn M. Appleton, Erik G.Strungs…Stephane A. Laporte& Louis M. Luttrell

http://www.nature.com/nature/journal/v531/n7596/full/nature17154.htm

抑制蛋白 (arrestin) 是調控G蛋白偶聯受體 (GPCR) 失敏、內化、轉運和信號活動的胞漿蛋白。抑制蛋白的徵募將GPCR與異源三聚體G蛋白解偶聯，並使這些蛋白（這裡指的是GPCR）通過網格蛋白有被小窩產生內化。抑制蛋白還作為受配基調控的支架，徵募多個非G蛋白效應物進入基於GPCR的信號小體。儘管抑制蛋白的主導功能在不同受體間是不同的，但仍不清楚不同GPCR以何種機制特化出（抑制蛋白的）眾多不同的功能。這裡我們用一組分子內螢光砷髮夾 (FlAsH) 生物發光共振能量轉移 (BRET) 報告系統，監測了β-抑制蛋白2的構象變化。我們發現GPCR使抑制蛋白產生獨特的「構象標記」，這些構象標記反映了受體－抑制蛋白複合物的穩定性及β-抑制蛋白2在激活或抑制下遊信號事件中的作用。這些標記的預測價值還延伸到激活相同GPCR而結構不同的配基，這使配基的固有性質被反映到β-抑制蛋白2的構象變化上。我們的發現證明有關配基－受體構象的信息是由β-抑制蛋白2群體平均構象編碼的。我們的發現為研究不同GPCR如何能因不同目的而使用共同的效應物提供了新的信息。這一方法可應用於功能選擇性GPCR配基的鑑定和開發以及發現控制抑制蛋白構象和功能的因子。

（來自nature.com。翻譯：史靜雯、寧葉、張一帆、劉小鷗、趙晴、沈天澤、趙紅蕾、譚巧珠；審校：魏若妍、楊柳、史靜雯。）

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