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中科院科学家在内质网同源膜融合机制方面获得新进展

来源:生物谷 2015-09-22 14:43

2015年9月22日 /生物谷BIOON/ --细胞内膜在生命进程中起着重要作用。而细细胞内膜的膜融合是维持生命活动正常发生的重要过程。而如果膜融合出现问题则会导致一系列疾病的发生,例如内质网膜融合的缺陷在人体内会导致一种遗传性痉挛性截瘫。生物学家此前对于膜融合的研究主要集中在不同膜之间的融合,主要的研究对象有SNARE介导的囊泡融合。而对于内质网、线粒体等关键细胞器的同源膜融合则知之甚少。

最近,中科院生物物理所的饶子和院士组和胡俊杰课题组合作在著名期刊Journal of Cell Biology上发表题为“Structures of the yeast dynamin-like GTPase Sey1p provide insight into homotypic ER fusion”的研究报告,介绍了他们在该领域的最新研究成果。在研究中饶子和课题组成功解析了白色念珠菌Sey1p结合不同GTP类似物的结构,而胡俊杰课题组进一步从生化和细胞层面测试了Sey1p的功能,发现Sey1p和ATL介导融合的步骤虽相似,但构象变化发生在不同的节点。Sey1p可以在不水解GTP的情况下介导融合,但在有GTP的条件下融合效率更高。另外,Sey1p在细胞中的点状分布与其酶活相关。

这一发现阐释了酵母内质网融合因子Sey1p的作用机制并展示了Sey1p与之前报道的dynamin超家族成员不一样的构象,并与其哺乳动物同源蛋白ATL作用机理进行了比较,拓宽了对膜动态变化机制的了解。

此前胡俊杰课题组已经揭示了atlastin(ATL)家族介导内质网膜融合的分子机制。但不是所有的真核细胞都表达ATL,在植物和酵母中另一系列的嵌膜GTP酶Sey1p和RHD3负责完成内质网的融合。虽然功能相似,但Sey1p等蛋白要比ATL长很多,且在内质网上的定位也不尽相同,预示着作用机制上的不同。此次的发现也将为今后科学家们更进一步了解细胞内膜融合提供有益借鉴。(生物谷Bioon.com)

生物谷推荐的英文摘要:

Journal of Cell Biology   doi: 10.1083/jcb.201502078

Structures of the yeast dynamin-like GTPase Sey1p provide insight into homotypic ER fusion

Homotypic membrane fusion of the endoplasmic reticulum is mediated by dynamin-like guanosine triphosphatases (GTPases), which include atlastin (ATL) in metazoans and Sey1p in yeast. In this paper, we determined the crystal structures of the cytosolic domain of Sey1p derived from Candida albicans. The structures reveal a stalk-like, helical bundle domain following the GTPase, which represents a previously unidentified configuration of the dynamin superfamily. This domain is significantly longer than that of ATL and critical for fusion. Sey1p forms a side-by-side dimer in complex with GMP-PNP or GDP/AlF4? but is monomeric with GDP. Surprisingly, Sey1p could mediate fusion without GTP hydrolysis, even though fusion was much more efficient with GTP. Sey1p was able to replace ATL in mammalian cells, and the punctate localization of Sey1p was dependent on its GTPase activity. Despite the common function of fusogenic GTPases, our results reveal unique features of Sey1p.

 

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