《Cell | WDR11 复合物是含有酸性簇的货物蛋白的受体》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-07-17
  • 2024年7月15日,四川大学华西医院贾大、苏昭铭团队在 Cell 期刊发表了题为The WDR11 complex is a receptor for acidic-cluster-containing cargo proteins 的研究论文。该研究揭示了首个可以识别特定货物蛋白基序的囊泡栓系复合物——WDR11复合物,并解析了其高分辨率结构及功能,发现对货物蛋白的选择可以发生在囊泡运输的后期,以进一步提高运输保真度。

    从内体到反式高尔基体网络(TGN)的囊泡运输过程,也称为逆向运输,对于广泛的生理功能至关重要,包括营养摄取、细胞信号传导和神经元发育。已知多种蛋白质能够识别通过内体转运的货物蛋白胞质结构域中的特定信号,包括网格蛋白相关衔接蛋白1复合物(AP-1)、retromer、retriever以及分选连接蛋白(SNX)家族的若干成员。AP-1 能够识别跨膜蛋白胞质尾部的各种分选信号,包括基于酪氨酸、基于双亮氨酸和酸性簇基序,从而将它们分选到网格蛋白包被囊泡(CCV)中。

    已知有几种蛋白质包含酸性簇基序,包括CI-MPR、CPD、弗林蛋白酶和 KIAA0319L。最近有报道WDR11复合物在AP-1复合物的下游起作用,并促进含酸性簇的蛋白质向反式高尔基体网络(TGN)的运输。在真核生物中,WDR11复合物由WDR11和FAM91A1亚基组成,在脊椎动物中还有第三个亚基C17orf75。WDR11复合物位于TGN和囊泡上,并且可能通过其与高尔基体定位的蛋白TBC1D23的相互作用有助于囊泡的栓系。 虽然WDR11在含酸性簇蛋白运输中的作用已被广泛接受,但目前尚不清楚WDR11复合体是如何精确调控这种运输的。

    强调逆行运输重要性的是这样一种观察结果——参与这一过程的多种蛋白质的突变会导致神经障碍。例如,AP-1的s1A和s1B亚基的突变分别是MEDNIK综合征和Fried/Pettigrew综合征的病因,此外,TBC1D23被确定为桥脑小脑发育不全(PCH)的一个病因。有趣的是,最近的临床报告描述了WDR11功能缺失突变也会导致与PCH高度相似的疾病的病例。此外,WDR11的突变还与其他疾病有关,例如先天性促性腺激素性性腺功能减退症、卡尔曼综合征和10q26缺失综合征。AP-1和WDR11在感染期间都会被一部分病毒所破坏。例如,HIV-1通过其辅助蛋白Nef劫持AP-1,促进主要组织相容性复合物I(MHC-I)的降解,从而促进免疫逃避。此外,单纯疱疹病毒(HSV)和人类巨细胞病毒(HCMV)会利用 WDR11,帮助建立病毒粒子组装区室。但总体来说,迄今为止,WDR11相关疾病的病因仍知之甚少。

    在这项最新研究中,研究团队报道了人WDR11-FAM91A1复合物的单体和二聚体冷冻电镜结构,分辨率分别为3.1埃和3.2埃。WDR11直接且特异性地识别一部分酸性簇(acidic cluster),研究团队称之为超级酸性簇(super acidic cluster,SAC)。WDR11复合物的组装及其与含SAC蛋白质的结合对于含SAC蛋白质的运输和斑马鱼的正常神经元发育是不可或缺的。因此,该研究揭示了货物蛋白可以在蛋白质包被的下游以序列特异性的方式被识别。

    总的来说,该研究阐明了WDR11复合物的高分辨率结构及功能,并发现对蛋白货物的选择可以发生在囊泡运输的后期,以进一步提高运输保真度。
  • 原文来源:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867424006986
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    • 近日,中国科学院广州生物医药与健康研究院刘劲松课题组与舒晓东课题组合作,通过结构生物学和细胞生物学研究,揭示了SNX16通过独特的内体结合和货物蛋白识别机制,调节上皮细胞黏连蛋白E-cadherin的循环运输。该成果“SNX16 Regulates the Recycling of E-Cadherin through a Unique Mechanism of Coordinated Membrane and Cargo Binding”于2017年7月13日在线发表于结构生物学权威期刊Cell子刊Structure,广州生物院徐进新博士和张蕾蕾博士为该文的共同第一作者。   真核细胞中,细胞内吞以及随后货物蛋白通过内体系统的分选转运,在营养吸收、细胞粘连和信号传递调节等生物学过程中发挥重用的作用。Sorting nexins (SNXs) 是一类含有PX 结构域,并在细胞内吞和内体分选运输中发挥作用的蛋白。PX 结构域是一种特异性的结合磷脂酰肌醇 (PIs) 的结构域,并介导SNXs 蛋白与含有特异的磷脂酰肌醇的内体或细胞膜结合。在哺乳动物细胞中,目前发现了30多种SNXs蛋白。在结构域组成上,SNX16是一个独特的SNXs蛋白,它含有一个PX结构域和Coiled coil结构域,Coiled coil 结构域位于PX结构域的下游。   该研究中,研究人员发现SNX16可以促进上皮细胞钙粘蛋白E-cadherin的循环运输。E-cadherin在胚胎发育、肿瘤发展和细胞编程中都发挥重要作用。为了阐明SNX16调节E-cadherin循环运输的分子机制,研究人员解析了SNX16的晶体结构,发现SNX16形成剪刀状的二聚体,其PX结构域和Coiled coil结构域共同组成PI3P结合口袋。这表明SNX16的PI3P结合口袋是一个独特的磷脂酰肌醇结合口袋。结合结构分析、生物化学和细胞生物学实验,研究人员还提出了SNX16的多价膜结合模型。在之前的研究中,PX结构域的PPII/α2 loop被认为是插入到膜内,参与膜相互作用的。但在该研究提出的SNX16的多价膜结合模型中,SNX16-PX结构域的PPII/α2 loop不能插入到膜内,而是暴露在溶剂中。进一步研究发现,SNX16的PPII/α2 loop参与E-cadherin的相互作用。因此,该研究发现了SNXs蛋白的一种新型膜结合以及货物蛋白识别机制。   该研究获得973、国家自然科学基金、广东省自然科学基金和广东省科技计划项目等项目的经费支持。
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    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
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