結(jié)構(gòu)生物學(xué)揭示Beclin1的膜結(jié)合蛋白功能

日期：2012-02-13 08:34:22

來(lái)自清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，清華大學(xué)-北京大學(xué)生命科學(xué)聯(lián)合研究中心的研究人員發(fā)表了題為“Crystal structure and biochemical analyses reveal Beclin 1 as a novel membrane binding protein”的文章，通過(guò)結(jié)構(gòu)生物學(xué)分析方法，解析了一種關(guān)鍵蛋白的新作用，并提出了解析這一蛋白生物學(xué)功能的重要框架，相關(guān)成果公布在Cell Research雜志上。

文章的通訊作者是清華大學(xué)生科院院長(zhǎng)施一公，以及生科院教授俞立。作為近年來(lái)風(fēng)頭浪尖的話題人物，施一公教授頂住了各方面壓力，在結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域獲得了一個(gè)又一個(gè)重要的研究成果，其研究組主要研究方向包括腫瘤抑制因子和細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)蛋白的結(jié)構(gòu)和功能研究;與重大疾病相關(guān)膜蛋白的結(jié)構(gòu)與功能的研究;細(xì)胞內(nèi)生物大分子機(jī)器的結(jié)構(gòu)與功能研究。

Beclin 1基因也稱(chēng)為BECN 1基因，最早是由于Liang等人在致死性Sinbis病毒性腦炎的大鼠中發(fā)現(xiàn)的，其編碼蛋白是一種分子量為60ku的蛋白。之前的研究顯示Beclin 1基因在自噬作用中扮演了重要的角色，并且與腫瘤的發(fā)生有關(guān)，但是至今這一基因功能的分子機(jī)制，科學(xué)家們?nèi)匀徊淮笄宄?/SPAN>

在這篇文章中，研究人員獲得了Beclin 1蛋白中一個(gè)進(jìn)化保守結(jié)構(gòu)域的晶體結(jié)構(gòu)（分辨率為1.6Å），這一結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出不同以往的折疊——三個(gè)結(jié)構(gòu)重復(fù)對(duì)稱(chēng)排列在一個(gè)中心軸周?chē)?/SPAN>

研究人員認(rèn)為這一保守結(jié)構(gòu)域是一種新型膜結(jié)合位點(diǎn)類(lèi)型，主要傾向于富含磷脂的脂質(zhì)膜，在結(jié)構(gòu)域的表面環(huán)頂端有三個(gè)芳香族氨基酸，作為與脂質(zhì)膜相互作用的疏水結(jié)構(gòu)，幫助膜和脂質(zhì)體構(gòu)形改變。研究人員進(jìn)一步進(jìn)行了這三個(gè)芳香族殘基的突變實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這將導(dǎo)致體外Beclin 1無(wú)法穩(wěn)定與脂質(zhì)膜相互作用，并且干擾其在自噬過(guò)程中的作用。

這項(xiàng)研究提出了解析Beclin 1生物學(xué)功能的一個(gè)重要框架，這將有助于科學(xué)家們更深入的了解自噬基因Beclin 1，以及其編碼蛋白的作用機(jī)制。

膜蛋白的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究一直以來(lái)是結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域公認(rèn)的重點(diǎn)及難點(diǎn)。1985年，第一個(gè)膜蛋白結(jié)構(gòu)問(wèn)世，當(dāng)時(shí)共計(jì)僅有不到200個(gè)生物大分子結(jié)構(gòu)。而時(shí)至今日，PDB收錄的近7萬(wàn)個(gè)生物大分子結(jié)構(gòu)中，膜蛋白結(jié)構(gòu)依然不多，足見(jiàn)膜蛋白結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的困難。清華大學(xué)結(jié)構(gòu)生物學(xué)中心在過(guò)去幾年間相繼報(bào)道了多個(gè)新型膜蛋白晶體結(jié)構(gòu)，為膜蛋白結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究作出了重要貢獻(xiàn)，其成果在國(guó)際結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域獲得了充分關(guān)注。