王志新院士等揭示信号传导新机制
来自清华大学和厦门大学的研究人员证实,JNK/p38特异性MAPK磷酸酶中(MKPs)一个保守的模体(motif)是JNK1识别与失活的一个决定因素。这一重要的研究成果发布在3月18日的《自然通讯》(NatureCommunications)杂志上。
丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)是细胞内的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。研究证实,MAPKs信号转导通路存在于大多数细胞内,主要作用是将细胞外刺激信号转导至细胞及其核内,并引起细胞生物学反应(如细胞增殖、分化、转化及凋亡等)。
目前,哺乳动物细胞已确定的MAPK信号传导通路有4条:细胞外调节蛋白激酶(ERK)、C-Jun氨基末端激酶(JNK)、p38丝裂原活化蛋白激酶(p38)及ERK5/大丝裂素活化蛋白激酶(BMK1)。不同的细胞外刺激可激活不同的MAPKs信号通路,通过其相互调控而介导不同的细胞生物学反应。ERK信号通路在生长因子介导的细胞增殖中发挥重要作用,JNK、P38MAPK这两条通路的激活可能与细胞凋亡及应激时的多种病理生理过程有关。
研究证实,MAPKs受到一连串蛋白激酶和MAPK磷酸酶(MKPs)的紧密调控。MAPKs之间的蛋白质与蛋白质互作及同源结合伴侣中的锚定模体(dockingmotif)调节了MAPK信号传导的效率和特异性。当前已鑑别出了两类锚定互作(dockinginteraction):D-模体介导的互作和FXF-锚定互作。
在这篇新文章中,研究人员报告称获得了JNK1结合MKP7催化结构域的晶体结构,解析度为2.4埃(Å),通过这一高解析度的结构获得了有关FXF-锚定互作的一些新认知。他们证实MKP7中的285FNFL288片段结合了JNK1上靠近MAPK插入及螺旋αG的一个疏水位点。生物化学研究进一步揭示,这一高度保守的结构模体存在于所有的MAP家族成员中,这一互作模式是普遍的,且对MKP-MAPK识别和生物学功能至关重要。
清华大学的王志新(Zhi-XinWang)院士与吴嘉炜(Jia-WeiWu)教授是这篇论文的共同通讯作者。王志新院士主要研究蛋白质物理化学、酶活性调节动力学、蛋白-配体相互作用、蛋白质结构预测。吴嘉炜教授长期从事生物大分子结构生物学研究,在蛋白质分子的微观结构基础上研究其调控机制,为药物研发提供坚实的理论基础。
2009年,王志新院士与吴嘉炜教授合作以Schizosaccharomycespombe酵母为模型,研究了AMPKα亚基区域,这其中包含酶活性区域和自我抑制区域。AMPK的这些结构和生物学数据让科研者初步地了解AMPK的工作活性,了解AMPK的异构机制,并且找到了AMPK的活性开关。这项重要的成果发布在Nature杂志上(清华杰青院士最新《Nature》文章)。
2013年,吴嘉炜教授领导研究人员,解析了腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)保守调控元件的结构,相关论文发表6月Nature杂志上。这项研究工作对于已发表的AMPK自抑制结构域(AID)研究结果提出了质疑,指出了AID在进化中普遍高度保守。并揭示出了一个对于AMPK调控至关重要的新调控模体。这些研究结果对于深入理解AMPK的调节机制具有重要的意义(清华大学Nature新文章挑战前论)。
2014年10月,王志新院士在CellResearch杂志上发表了一项研究成果,研究人员提供了明确的生化证据表明,BAK1在BRI1激活的早期事件中起着至关重要的作用,BKI1可竞争性地抑制BAK1和BRI1细胞溶质结构域上的转磷酸化作用。这些结果不仅揭示了由BRI1识别的BKI1的根本结构基础,也对油菜素类固醇诱导的BRI1激活的启动机制,提供了深刻的见解(清华院士《Cell
Research》发表新成果)。
(生物通:何嫱)