物理所揭示細(xì)胞程序性壞死執(zhí)行蛋白MLKL插膜過(guò)程的構(gòu)象轉(zhuǎn)變
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細(xì)胞程序性壞死（Necroptosis）是程序性細(xì)胞死亡的一種基礎(chǔ)形式，廣泛參與個(gè)體發(fā)育、機(jī)體穩(wěn)態(tài)和炎癥免疫等生理過(guò)程的調(diào)控。作為細(xì)胞程序性壞死途徑中最下游的執(zhí)行蛋白，MLKL承擔(dān)了破壞細(xì)胞膜完整性并誘導(dǎo)細(xì)胞壞死的功能。細(xì)胞程序性壞死的異?？梢砸鹉I臟缺血再灌注損傷、多器官炎癥以及皮炎等多種免疫疾病。MLKL與細(xì)胞膜相互作用的分子動(dòng)力學(xué)機(jī)制還不清楚：結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系不明確，抑制劑在H4 α-螺旋的作用形式不明；H6 α-螺旋的自鎖定機(jī)理不確定。
中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究人員多年來(lái)致力于研究膜蛋白在磷脂膜上的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和跨膜動(dòng)力學(xué)，發(fā)展了適用平面膜界面的表面誘導(dǎo)熒光衰逝（SIFA）技術(shù)，適用囊泡系統(tǒng)的脂質(zhì)體包裹熒光受體（lipoFRET）技術(shù)和適用活細(xì)胞環(huán)境的細(xì)胞外填充熒光受體（queenFRET）技術(shù)等一系列單分子熒光技術(shù)，并在細(xì)胞凋亡成孔蛋白tBid、人源抗菌肽LL-37、神經(jīng)退行性致病蛋白α-syn等膜蛋白與磷脂膜的相互作用機(jī)制方面取得了系列成果。
近日，他們運(yùn)用單分子SIFA技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)了MLKL從磷脂膜外整合進(jìn)入磷脂膜的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)MLKL從水溶液結(jié)合到磷脂膜后，螺旋H4區(qū)域首先錨定在磷脂膜上，在支架螺旋H6與4HB結(jié)構(gòu)域分離后，4HB結(jié)構(gòu)域才嵌入到磷脂膜中。研究結(jié)果確定了MLKL在磷脂膜上從錨定態(tài)到嵌入態(tài)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變，闡明了MLKL的支架螺旋H6調(diào)控自身4HB結(jié)構(gòu)域活性的分子機(jī)制。該研究從分子水平探究了MLKL與磷脂膜的相互作用，強(qiáng)調(diào)了H4 α-螺旋作為錨定位點(diǎn)的重要功能，為靶向MLKL的藥物設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。
相關(guān)成果以Single-Molecule Monitoring of Membrane Association of the Necroptosis Executioner MLKL with Discernible Anchoring and Insertion Dynamics為題發(fā)表于《納米快報(bào)》（Nano Letters）。
相關(guān)研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計(jì)劃，以及中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)的支持。
圖1?MLKL在磷脂膜上表現(xiàn)出兩種動(dòng)態(tài)構(gòu)象
圖2?MLKL從磷脂膜外整合進(jìn)入磷脂膜的動(dòng)態(tài)過(guò)程。
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