生物物理所揭示細胞核膜蛋白SUN2自調控的分子機制
2020-11-26 中國科學院生物物理所揭示細胞核膜蛋白SUN2自調控的分子機制
2015-12-11 生物物理研究所
語音播報
真核細胞的核膜是由內核膜和外核膜組成的雙層膜狀結構，其可以分隔細胞核與細胞質，保護細胞核內的遺傳物質，並維持細胞正常活動所需的機械特性。超過60種核膜蛋白定位於內外核膜上，對修飾核膜以及保證核膜的完整性具有重要作用。進化上高度保守的內核膜蛋白SUN和外核膜蛋白KASH在核膜間隙相互作用，形成了一個跨越核膜並連接細胞骨架與細胞核骨架的分子橋梁。在細胞核內，SUN蛋白與細胞核骨架蛋白相互作用，而在細胞質內，KASH蛋白與細胞骨架蛋白相連。核膜內外SUN-KASH複合物的形成實現了跨核膜機械力的傳遞，為細胞核定位、染色體重構以及端粒定位等重要生物學過程提供了結構基礎。SUN蛋白的SUN結構域和KASH蛋白的KASH結構域是形成SUN-KASH複合物的基本單元。除了SUN結構域，SUN蛋白一般還含有coiled-coil (CC)結構域，與SUN結構域緊密串聯。前期研究表明，SUN蛋白的CC結構域對自身SUN結構域的活性具有調控作用，但調控的分子機制並不清楚。
12月10日，Structure 期刊在線發表了中國科學院生物物理研究所馮巍課題組的研究論文，題目為Coiled-coil domains of SUN proteins as intrinsic dynamic regulators，報導了細胞核膜蛋白SUN2（一種鼠源性SUN蛋白）CC結構域對自身SUN結構域活性調控的結構機制。
在這項研究中，馮巍課題組解析了含有CC結構域和SUN結構域的不同SUN2片段的晶體結構，並結合生物化學和細胞功能實驗，對CC結構域調控SUN結構域的分子機制進行了具體闡述。研究發現，SUN2含有的兩個CC結構域（CC1和CC2）分別處於三聚體和單體的不同聚合狀態，並直接調控SUN結構域活性。CC2-SUN單體結構顯示，CC2形成一個三螺旋束狀結構，並直接與SUN結構域相互作用，使其處於非活性的單體狀態；而CC1三聚體結構表明，CC1形成一個三聚化捲曲螺旋結構，解除CC2的抑制作用，促使SUN結構域三聚化，使其處於活性的三聚體狀態。因此，SUN2的兩個CC結構域可以作為自身動態調控因子分別介導SUN結構域活性的抑制和激活。
馮巍組的博士生聶斯和助理研究員柯慧敏為文章的共同第一作者，研究員馮巍為通訊作者。該研究得到科技部「973」項目和國家自然科學基金的資助。
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細胞核膜蛋白SUN2的coiled-coil結構域對其活性進行調控的工作模型
真核細胞的核膜是由內核膜和外核膜組成的雙層膜狀結構，其可以分隔細胞核與細胞質，保護細胞核內的遺傳物質，並維持細胞正常活動所需的機械特性。超過60種核膜蛋白定位於內外核膜上，對修飾核膜以及保證核膜的完整性具有重要作用。進化上高度保守的內核膜蛋白SUN和外核膜蛋白KASH在核膜間隙相互作用，形成了一個跨越核膜並連接細胞骨架與細胞核骨架的分子橋梁。在細胞核內，SUN蛋白與細胞核骨架蛋白相互作用，而在細胞質內，KASH蛋白與細胞骨架蛋白相連。核膜內外SUN-KASH複合物的形成實現了跨核膜機械力的傳遞，為細胞核定位、染色體重構以及端粒定位等重要生物學過程提供了結構基礎。SUN蛋白的SUN結構域和KASH蛋白的KASH結構域是形成SUN-KASH複合物的基本單元。除了SUN結構域，SUN蛋白一般還含有coiled-coil (CC)結構域，與SUN結構域緊密串聯。前期研究表明，SUN蛋白的CC結構域對自身SUN結構域的活性具有調控作用，但調控的分子機制並不清楚。
12月10日，Structure 期刊在線發表了中國科學院生物物理研究所馮巍課題組的研究論文，題目為Coiled-coil domains of SUN proteins as intrinsic dynamic regulators，報導了細胞核膜蛋白SUN2（一種鼠源性SUN蛋白）CC結構域對自身SUN結構域活性調控的結構機制。
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馮巍組的博士生聶斯和助理研究員柯慧敏為文章的共同第一作者，研究員馮巍為通訊作者。該研究得到科技部「973」項目和國家自然科學基金的資助。
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