研究阐释细胞骨架调控分子机制

近日，上海交通大学Bio-X研究院朱金伟团队与中国科学技术大学生命科学学院王朝团队合作在国际权威期刊《美国科学院院刊》（PNAS）在线发表了题为“Double inhibition and activation mechanisms of Ephexin family RhoGEFs”的研究论文，首次阐释了Ephexin家族RhoGEF双重自抑制及激活的分子机制。

Ephrin-Eph信号通路通过调节下游Rho GTPase的活性调控细胞骨架动态变化，在神经发育及信号转导和肿瘤转移等过程发挥关键作用。Ephexin家族蛋白是Ephrin-Eph通路下游重要的RhoGEF，负责激活Rho GTPase，其可以选择自抑制和激活的两种构象状态，但调控机制尚不明确。本项工作综合运用生物化学、结构生物学和细胞生物学方法分别研究了Ephexin4的羧基端自抑制和双重自抑制的三维结构信息。进一步研究发现，结合PDZ蛋白和磷酸化修饰氨基端多肽序列“LYQ”中的酪氨酸残基能够分别激活羧基端和氨基端的抑制构象（图1）。该工作为相关神经系统疾病和肿瘤的发病机制提供了可靠的结构阐释。

与此同时，Bio-X研究院朱金伟团队与中科院生化细胞所张荣光团队合作在《细胞-报告》（Cell Reports）杂志在线发表题为Phase Separation-mediated Condensation of Whirlin-Myo15-Eps8 Stereocilia Tip Complex的研究论文，首次揭示了液-液相分离介导静纤毛顶端复合物形成的分子机制。

静纤毛是位于耳毛细胞顶部特化的毛状结构，对于听觉产生起关键的作用。静纤毛顶端的电子致密区（tip complex density，TCD）是由多种蛋白质组成的高度致密的结构，主要组分包括Whirlin、Myo15、Eps8、LGN等，在调控静纤毛的生长发育过程中起关键作用，但其组装分子机制不清楚。本项工作研究了TCD复合物Whirlin-Myo15-Eps8间的相互作用，并解析了Whirlin-Myo15的复合物晶体结构。有趣的是，研究发现Whirlin在体外和细胞内均能自发地形成液-液相分离（liquid-liquid phase separation）。Eps8与Myo15能够被Whirlin招募进入Whirlin相分离中，并且显着促进相分离的形成（图2）。顶端复合物形成的相分离能够显着促进F-actin在体外交联成束（actin bundle），加入破坏相分离的耳聋突变体Myo15deaf则会显着抑制F-actin的成束。本项研究揭示了液-液相分离介导静纤毛顶端复合物形成的分子机制，为进一步阐明TCD促进静纤毛发育和相关耳聋的发病机制提供了新的理论基础。(生物谷Bioon.com）