生物物理所冯巍研究组揭示细胞核膜蛋白SUN2自调控的分子机制

  • 冯巍课题组 (中国科学院生物物理研究所)
  • 创建于 2015-12-18
  • 1104

真核细胞的核膜是由内核膜和外核膜组成的双层膜状结构,其可以分隔细胞核与细胞质,保护细胞核内的遗传物质,并维持细胞正常活动所需的机械特性。超过60种核膜蛋白定位于内外核膜上,对修饰核膜以及保证核膜的完整性具有重要作用。进化上高度保守的内核膜蛋白SUN和外核膜蛋白KASH在核膜间隙相互作用,形成了一个跨越核膜并连接细胞骨架与细胞核骨架的分子桥梁。在细胞核内,SUN蛋白与细胞核骨架蛋白相互作用,而在细胞质内,KASH蛋白与细胞骨架蛋白相连。核膜内外SUN-KASH复合物的形成实现了跨核膜机械力的传递,为细胞核定位、染色体重构以及端粒定位等重要生物学过程提供了结构基础。SUN蛋白的SUN结构域和KASH蛋白的KASH结构域是形成SUN-KASH复合物的基本单元。除了SUN结构域,SUN蛋白一般还含有coiled-coil(CC)结构域,与SUN结构域紧密串联。前期研究表明,SUN蛋白的CC结构域对自身SUN结构域的活性具有调控作用,但调控的分子机制并不清楚。

2015年12月10日,Structure期刊在线发表了冯巍课题组的研究论文,题目为“Coiled-coil domains of SUN proteins as intrinsic dynamic regulators”,报道了细胞核膜蛋白SUN2(一种鼠源性SUN蛋白)CC结构域对自身SUN结构域活性调控的结构机制。

在这项研究中,冯巍课题组解析了含有CC结构域和SUN结构域的不同SUN2片段的晶体结构,并结合生物化学和细胞功能实验,对CC结构域调控SUN结构域的分子机制进行了具体阐述。研究发现,SUN2含有的两个CC结构域(CC1和CC2)分别处于三聚体和单体的不同聚合状态,并直接调控SUN结构域活性。CC2-SUN单体结构显示,CC2形成一个三螺旋束状结构,并直接与SUN结构域相互作用,使其处于非活性的单体状态;而CC1三聚体结构表明,CC1形成一个三聚化卷曲螺旋结构,解除CC2的抑制作用,促使SUN结构域三聚化,使其处于活性的三聚体状态。因此,SUN2的两个CC结构域可以作为自身动态调控因子分别介导SUN结构域活性的抑制和激活。

冯巍组的博士生聂斯和柯慧敏助理研究员为本文的共同第一作者,冯巍研究员为本文的通讯作者。该研究得到科技部973项目和国家自然科学基金的资助。

 

责任编辑:宋超