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上海生科院揭示 Cbln 家族蛋白功能异同的分子机制

 2017/9/13 8:24:46 《最新论文》 作者:上海生命科学研究院 我有话说(0人评论) 字体大小:+

9 月 5 日,中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所丁建平研究组的最新研究成果以 Cbln1 and Cbln4 are structurally similar but differ in GluD2 binding interactions 为题发表在 Cell Reports 上,研究揭示了 Cbln1 和 Cbln4 之间功能异同的分子机制。

Cbln 家族包含 4 个成员,它们具有很高的序列同源性和相似的结构组成,均在 C 端包含一个 C1q 结构域。有意思的是,Cbln1 通过在突触间隙中结合 Nrxn 蛋白和 d - 谷氨酸受体参与突触形成。然而,尽管 Cbln4 与 Cbln1 有高达 74% 的序列等同性,文献报道 Cbln4 不能结合 Nrxn 蛋白和 d - 谷氨酸受体,而是 DCC 的配体。

研究人员解析了 Cbln1 和 Cbln4 的 C1q 结构域(Cbln1C1q 和 Cbln4C1q)三聚体的晶体结构,分辨率分别为 2.2Å和 2.3Å。Cbln1C1q 和 Cbln4C1q 总体结构非常相似,但在对应于 Cbln1C1q 与 d - 谷氨酸受体 2(GluD2)的 ATD 结构域相互作用界面的区域上有显著不同。利用负染和冷冻电镜单颗粒技术,研究人员获得了分辨率为 13Å的全长 Cbln1 六聚体的三维结构。该结构显示,Cbln1 六聚体整体像两个连着的樱桃,Cbln1C1q 三聚体占据密度图中的“樱桃”部分,而 Cbln1 的 N 端区域形成较平的相互作用界面,介导六聚体的形成。此外,为了解决此前文献中数据有相悖之处的问题,研究人员研发了基于细胞表面结合技术的半定量方法,以测定 Cbln1 和 Cbln4 对全长 Nrxn1β的亲和力。研究人员发现,Cbln4 与全长 Nrxn1β的相互作用并不弱,并进一步获得了 Cbln4 与 Nrxn1β的 LNS 结构域形成的复合物、以及分辨率为 19Å的该复合物的三维冷冻电镜结构。结构分析提示,Nrxn1β可能通过其 S4 片段的β10 与 Cbln4 的 N 端相结合。这些研究结果揭示了 Cbln1 和 Cbln4 之间功能异同的分子机制,为进一步研究 Cbln1 和 Cbln4 在神经细胞突触形成中的功能奠定了较好的结构基础。

该研究得到国家自然科学基金委、国家科技部和中科院的资助。