6月15日，Genes & Development雜志發(fā)表了中科院生物物理研究所劉迎芳實(shí)驗(yàn)室和北京生命科學(xué)研究所(NIBS)王曉晨實(shí)驗(yàn)室的合作研究成果——Structural Study of TTR-52 Reveals the Functional Mechanisms of a Bridging Molecule in Apoptotic Cell Engulfment。該工作通過(guò)結(jié)構(gòu)和功能研究，揭示了在秀麗線(xiàn)蟲(chóng)凋亡細(xì)胞的清除過(guò)程中，橋聯(lián)分子TTR-52介導(dǎo)吞噬細(xì)胞識(shí)別凋亡細(xì)胞的作用機(jī)制。

細(xì)胞凋亡后需要被及時(shí)清除以維持機(jī)體平衡。在線(xiàn)蟲(chóng)中，TTR-52是一個(gè)介導(dǎo)凋亡細(xì)胞和吞噬細(xì)胞的橋聯(lián)分子，通過(guò)識(shí)別凋亡細(xì)胞上外翻的磷脂酰絲氨酸( PS )來(lái)識(shí)別凋亡細(xì)胞，同時(shí)TTR-52也可以結(jié)合吞噬細(xì)胞上的受體CED-1，進(jìn)而介導(dǎo)凋亡細(xì)胞的吞噬。從序列分析來(lái)看，TTR-52類(lèi)似于transthyretin，一種甲狀腺激素結(jié)合蛋白。但是過(guò)去報(bào)道的transthyretin都不具有這種介導(dǎo)凋亡細(xì)胞吞噬的功能。為了研究TTR-52的分子機(jī)制，研究人員希望得到TTR-52的晶體結(jié)構(gòu)。在研究初期，重組表達(dá)的TTR-52蛋白非常容易聚集成不均一的高聚體，這給結(jié)晶工作帶來(lái)很大的困擾。通過(guò)Alanine scanning方法篩選大量的突變體，研究人員最終發(fā)現(xiàn)一個(gè)突變體可以形成少量穩(wěn)定的二聚體，經(jīng)過(guò)晶體篩選，最終解析了這個(gè)突變體的晶體結(jié)構(gòu)。并以此突變體為依據(jù)，構(gòu)建了野生型蛋白的結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)行了功能分析和實(shí)驗(yàn)印證。

晶體結(jié)構(gòu)顯示，TTR-52分子形成一個(gè)開(kāi)放的β桶結(jié)構(gòu)，與含有8個(gè)β折疊片的β桶和β三明治結(jié)構(gòu)都不同，TTR-52由7個(gè)β折疊片組成。TTR-52的C端因?yàn)槿鄙僖粋€(gè)β折疊片，造成部分疏水核心暴露，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征暗示其具有生物學(xué)意義。隨后的體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)都證明，TTR-52利用該疏水區(qū)域與吞噬受體CED-1結(jié)合。此外，TTR-52的第二、第三個(gè)loop區(qū)域形成一個(gè)杯裝的正電區(qū)，這和transthyretin很不同，卻和其他PS結(jié)合蛋白如PKCα, TIM4具有類(lèi)似之處。經(jīng)過(guò)突變實(shí)驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)TTR-52的這兩個(gè)loop區(qū)域可以通過(guò)陽(yáng)離子介導(dǎo)PS的結(jié)合，從而識(shí)別凋亡細(xì)胞；此外，晶體結(jié)構(gòu)中還觀察到TTR-52可以形成背靠背的二體，在該二體界面上進(jìn)行突變可以將二體打開(kāi)，但是該單體蛋白介導(dǎo)凋亡細(xì)胞吞噬的功能大大下降，該結(jié)果暗示由二體作為基本單元可能是TTR-52發(fā)揮功能的形式。

該研究不僅揭示了線(xiàn)蟲(chóng)細(xì)胞凋亡中TTR-52介導(dǎo)吞噬細(xì)胞識(shí)別凋亡細(xì)胞的作用機(jī)制，而且對(duì)了解其他高等生物中橋連分子介導(dǎo)的凋亡細(xì)胞吞噬機(jī)制也有一定指導(dǎo)作用。

中科院生物物理所康彥勇博士、梁歡歡博士和NIBS趙東風(fēng)博士為本文的共同第一作者。王曉晨博士與劉迎芳研究員為共同通訊作者。此外，其他一些人員也在研究過(guò)程中提供了幫助和建議。該項(xiàng)工作得到科技部、基金委、中國(guó)科學(xué)院及北京市政府等方面的資助。