清華新聞網(wǎng)1月29日電 囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)是細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)闹饕绞?，分為出芽、移?dòng)、拴系和融合四個(gè)步驟。由拴系蛋白介導(dǎo)的拴系是指轉(zhuǎn)運(yùn)小泡與其受體之間的初始、遠(yuǎn)距離相互作用，這一步被認(rèn)為對(duì)于建立囊泡靶向轉(zhuǎn)運(yùn)的特異性是必不可少的。拴系蛋白TRAPP家族蛋白具有鳥(niǎo)嘌呤核苷酸交換功能，可以將Ypt/Rab GTP酶從非激活狀態(tài)轉(zhuǎn)換成激活狀態(tài)，進(jìn)而招募下游的效應(yīng)因子調(diào)控囊泡運(yùn)輸。酵母TRAPPII是酵母TRAPP家族中最大的成員，分子量約為1MDa，調(diào)控高爾基體內(nèi)部和內(nèi)吞體到晚期高爾基體之間的囊泡運(yùn)輸。人體中TRAPPII的缺陷引起多種疾病。然而由于TRAPPII復(fù)合體的復(fù)雜性，對(duì)于它的研究較為緩慢，尤其是完整TRAPPII的高分辨率結(jié)構(gòu)信息非常匱乏，限制了對(duì)其作用機(jī)制的認(rèn)識(shí)。
1月26日，清華大學(xué)生命學(xué)院隋森芳教授課題組在《科學(xué)·進(jìn)展》（Science Advances）期刊上發(fā)表了題為“TRAPPII復(fù)合物的組裝和特異激活GTP酶Ypt31/32的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”(Structural basis for assembly of TRAPPII complex and specific activation of GTPase Ypt31/32) 的研究論文。通過(guò)結(jié)構(gòu)生物學(xué)、酵母遺傳學(xué)以及生物化學(xué)等手段揭示了TRAPPII復(fù)合體的組裝方式和作用機(jī)制。
酵母TRAPPII復(fù)合體的結(jié)構(gòu)。A，處于狀態(tài)I的完整TRAPPII復(fù)合體的結(jié)構(gòu)。B，閉合構(gòu)象的TRAPPII單體的結(jié)構(gòu)。C，開(kāi)放構(gòu)象的TRAPPII單體的結(jié)構(gòu)
團(tuán)隊(duì)純化獲得了酵母內(nèi)源完整的TRAPPII復(fù)合體，成功重組了TRAPPII-Ypt32蛋白質(zhì)復(fù)合體，并利用冷凍電鏡單顆粒分析技術(shù)解析了它們的結(jié)構(gòu)，整體分辨率分別為3.87埃和4.46埃。TRAPPII及TRAPPII-Ypt32均呈現(xiàn)為一個(gè)由兩個(gè)三角形單體構(gòu)成的同源二聚體結(jié)構(gòu)。TRAPPII的單體存在兩種構(gòu)象：閉合構(gòu)象和開(kāi)放構(gòu)象，分辨率分別為3.71埃和4.15埃。二聚體則存在三種狀態(tài)，兩個(gè)單體均為閉合構(gòu)象的狀態(tài)I，兩個(gè)單體分別為閉合構(gòu)象和開(kāi)放構(gòu)象的狀態(tài)II和兩個(gè)單體均為開(kāi)放構(gòu)象的狀態(tài)III。結(jié)構(gòu)分析表明Tca17與TRAPPI結(jié)合方式的不同是TRAPPII單體構(gòu)象變化的主要原因之一。TRAPPII-Ypt32單體僅呈現(xiàn)一種閉合構(gòu)象，分辨率為3.86埃。在TRAPPII-Ypt32復(fù)合體中，Ypt32位于TRAPPII單體內(nèi)部，其核苷酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域與TRAPPI和TRAPPII特有蛋白組分Trs120都有相互作用，同時(shí)其高可變區(qū)結(jié)構(gòu)域與TRAPPI亞基Trs31相互作用。這些相互作用誘導(dǎo)Ypt32的構(gòu)象發(fā)生變化，促進(jìn)核苷酸的釋放，進(jìn)而激活Ypt32?；谖覀兘馕龅腡RAPPII及TRAPPII-Ypt32單體及二聚體冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，并結(jié)合交聯(lián)質(zhì)譜、突變分析、酵母遺傳學(xué)等實(shí)驗(yàn)，我們闡明了TRAPPII的組裝方式，以及TRAPPII特異激活Ypt32的可能機(jī)制。
清華大學(xué)生命學(xué)院隋森芳教授和孫珊副研究員為本文共同通訊作者。清華大學(xué)生命學(xué)院博士生密晨琛，博士后張立、博士生黃國(guó)強(qiáng)為本文的共同第一作者。博士后楊帆參與了電鏡數(shù)據(jù)分析；博士生游鑫參與了原子模型搭建；北京生命科學(xué)研究所董夢(mèng)秋研究員和邵光燦博士生進(jìn)行了交聯(lián)質(zhì)譜的工作。國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)研究（北京）設(shè)施清華基地冷凍電鏡平臺(tái)和計(jì)算平臺(tái)，以及清華大學(xué)高性能計(jì)算平臺(tái)為數(shù)據(jù)收集和處理提供了支持。膜生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、北京市結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖創(chuàng)新中心、科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金等為本研究提供了經(jīng)費(fèi)支持。
論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abi5603
供稿：生命學(xué)院
編輯：李若夢(mèng)
審核：周襄楠
