Atlastin介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)同源膜融合的分子機制.pdf

1、在真核細胞中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)呈縱橫交錯的網(wǎng)絡(luò)狀分布，這一特殊形態(tài)的形成需要dynamin GTP酶家族的膜蛋白Atlastin(ATL)來介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)同源膜融合。ATL由N端的一個GTP酶結(jié)構(gòu)域、一個三螺旋束的中間結(jié)構(gòu)域、兩個跨膜區(qū)以及一個C端的尾部組成。本論文中，我們研究了ATL介導(dǎo)膜融合的分子機制。我們首先解析了ATL N端胞漿段在結(jié)合GDP狀態(tài)下的晶體結(jié)構(gòu)，并得到了兩種不同的構(gòu)象。結(jié)構(gòu)中的構(gòu)象變化以及生化實驗的分析顯示，在融合過程中，不同膜

2、上的兩個ATL分子首先結(jié)合GTP并通過他們的GTP酶結(jié)構(gòu)域形成二聚體。隨后通過GTP的水解以及磷酸的釋放，ATL會發(fā)生劇烈的構(gòu)象變化，兩個ATL分子的中間結(jié)構(gòu)域所形成的三螺旋束會相互靠近從而將膜拉到一起完成融合。此外，我們發(fā)現(xiàn)C端尾巴和跨膜區(qū)對于有效地膜融合也是非常重要的。C端尾部可以形成一個雙親性螺旋并通過破壞磷脂雙分子層的穩(wěn)定性來協(xié)助膜融合。對應(yīng)這段螺旋的合成多肽可以恢復(fù)缺失C端的ATL的融合活性?？缒^(qū)也并不僅僅用于ATL蛋白的膜

3、定位，因為跨膜區(qū)的缺失、替換或者點突變都會降低蛋白膜融合的能力。免疫共沉淀的實驗證明，ATL的跨膜區(qū)可以介導(dǎo)不依賴核苷酸的多聚化，從而促進膜融合。最后，我們發(fā)現(xiàn)在融合反應(yīng)的起始階段，ATL需要持續(xù)水解GTP才能將膜泡拴連到一起，而且三螺旋束與跨膜區(qū)之間的連接區(qū)域?qū)τ趶乃┻B狀態(tài)到完成融合這一過程的非常重要。綜上所述，我們提出了ATL的不同結(jié)構(gòu)域相互合作以完成同源膜融合這一模型。這些結(jié)果也解釋了人類ATL1的突變是如何引起遺傳性痙攣性截癱的