细胞|结构生物学NPC介导的运输甾族分子分析

分类: 行业动态 发布时间: 2020-01-15 02:41
作者|潘Xueyang

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类固醇分子(如胆固醇),作为细胞膜的脂质组合物的成分,其在真核细胞的生命活动不可或缺的作用。大多数真核生物具有合成的有机小分子甾核(环戊烷多氢菲)的能力,并且缺乏能力动物(如线性和节肢动物门)必须从食物中摄取足够甾体分子以维持生命活动。在代谢过程中甾族化合物分子,类固醇分子要经过一个复杂的运输过程[1]。细胞内,膜结构是甾体载体分子的主要转运蛋白,但在此之前的无类固醇分子必须首先被插入到所述膜结构,以完成随后的传输。蛋白质尼曼 - 匹克C型(NPC,包括NPC1和NPC2)是研究(胆固醇)的最深入的甾体分子的转运之一。在溶酶体,和NPC1分子的NPC2可以插入到溶酶体膜[2]中结合胆固醇,游离胆固醇和居间溶酶体腔。 NPC1或缺失可以导致胆固醇NPC2在细胞溶酶体的沉积,导致一系列的病理生理改变和(C型尼曼 - 皮克氏病型)。
虽然NPC蛋白质已经长期研究,为人们NPC蛋白特异性的分子机制的功能仍不完全清楚。已经发现,在NPC2溶酶体蛋白内可以结合游离的胆固醇分子,并作为“手递手”胆固醇分子通过NPC1溶酶体膜位于蛋白;后者介导胆固醇分子导入过程溶酶体膜。值得一提的是,糖萼结构(糖萼)的存在的厚度为约溶酶体膜60A至外部结构的内部,并在溶酶体酸性溶酶体环境降解隔离时,NPC1类固醇分子可介导磨损糖萼插入通过溶酶体膜结构。在NPC1蛋白,其位于中部管腔溶酶体的β结构域(MLD)可以与NPC2蛋白和N端结构域(NTD)结合负责从NPC2接收胆固醇分子。此后,该膜位于类固醇传感域(SSD)将直接参与质膜胆固醇插入结构[2]的方法的溶酶体。虽然域NPC1 - 相关函数进行了研究比较清晰,但工作,尤其是胆固醇糖萼的分子结构与功能之间的接触过程中,通过膜结构插入的不同域之间的分子机制仍然是未知NPC1。
2019年9月19日,奥胡斯,丹麦比约恩佩德森P.实验室和南丹麦大学的大学和利兹大学的合作者在Cell杂志上联合发表过尼曼 - 匹克的C型蛋白质有权到真核固醇运输结构洞察报告纸,从膜结构的结构的观点出发,被插入到介导的NPC甾族分子进一步的研究中的生物过程。通过分析酵母(酿酒酵母)NPC蛋白NCR1(NPC1同源蛋白)和蛋白质结构NPC2,作者验证了其他物种的蛋白酵母NPC结构和功能具有高度的相似性NPC的蛋白质和蛋白质最早是由NCR1发现介导的类固醇分子一起构成多个域传输信道的结构。
在研究中,我们首先使用X射线衍射法得到晶体酵母NPC2结合蛋白没有在甾族化合物分子状态(2.8 / 2.9A,图1的分辨率)的晶体结构结合。作者发现,NPC2蛋白三聚体是旋转对称布置中,每个单体可以折叠成NPC2 Ig样β夹层结构(Ig样β夹层)。有在每个NPC2疏水单体长且深的孔,作为用于容纳类固醇分子,所述结合构象NPC2蛋白没有类固醇分子中显著变化的空间。有一些区别NPC2酵母蛋白的结构和公知的结构的整体NPC2其他蛋白质相比较,特别是其疏水空腔相比与其他蛋白质NPC2大得多。然而,NPC2酵母和具有类似NPC2夹层结构的其它蛋白质,并且其中所述类固醇结合分子实施例几乎一样的其它蛋白质NPC2。作者认为与蛋白图案酵母NPC2类固醇分子与来自高度保守之间存在的其它物种的同源蛋白相互作用。
1个NPC2酵母(左)和的NRC1(右)的结构
接着,将全长NRC1解析蛋白质的结构(第3.5A,图1)。 NRC1存在于单体酵母蛋白,具有13个跨膜螺旋(M1-M1


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