2024年4月12日,德国马克斯-普朗克研究所的研究人员在Science上发表了题为Molecular mechanism of actin filament elongation by formins的文章。
肌动蛋白丝的动态更替驱动着所有真核细胞的形态发生和运动。肌动蛋白丝的末端是控制肌动蛋白丝动态的关键,因为它们是添加或丢失肌动蛋白亚基的唯一部位。Formins 是高度保守的肌动蛋白末端结合蛋白。通过招募肌动蛋白单体并与快速增长的丝状物末端一起移动,甲形蛋白在许多生物过程中充当了控制肌动蛋白动态的聚合酶。人类基因组编码了 15 种不同的甲形蛋白,它们以不同的速度驱动细丝生长。这种多样性有助于在细胞中形成不同的肌动蛋白网络,每种网络都有自己的行为。福尔马林突变会导致各种神经、免疫和心血管疾病,这凸显了它们在生理和疾病中的重要性。尽管几十年来人们一直在关注甲形蛋白,但对其分子机制的了解却十分有限。
早期的结构研究显示,甲形蛋白采用二聚体环状构象,这引发了关于它们如何作为肌动蛋白聚合酶工作的猜测和相互矛盾的模型。然而,由于缺乏与相关活动位点结合的甲形蛋白结构,作者对这些蛋白如何精确锁定肌动蛋白丝、与肌动蛋白丝一起运动以及控制肌动蛋白丝生长速度的理解受到了阻碍。在这项研究中,作者展示了三种与肌动蛋白丝末端结合的不同甲形蛋白的高分辨率冷冻电子显微镜(cryo-EM)结构,这能够解析它们的作用模式。