8月27日，國際學(xué)術(shù)期刊PNAS在線發(fā)表了中國科學(xué)院生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所何勇寧研究組的研究論文“Architecture of cell-cell adhesion mediated by sidekicks”，解析了細胞粘附分子Sidekick介導(dǎo)的細胞粘附界面的原位結(jié)構(gòu)模型以及可能的調(diào)控機制。

 

         細胞粘附是細胞相互作用的重要方式之一，廣泛參與細胞的生長遷移、組織發(fā)育、器官形成等生理過程，尤其在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的形成和可塑性調(diào)控中扮演重要角色。在過去的研究中, 雖然許多細胞粘附分子或其片段的晶體結(jié)構(gòu)已經(jīng)獲得解析，但由于技術(shù)手段的限制，無法直接獲得細胞界面的結(jié)構(gòu)信息。因此這些分子在細胞界面的排列組織方式以及調(diào)控機制還不清楚，這也是研究細胞粘附以及細胞相互作用的主要難點。

 

        細胞粘附分子Sidekick（包括Sdk1 和Sdk2）屬于IgSF家族，可通過形成同源二聚體介導(dǎo)細胞粘附，在視網(wǎng)膜的發(fā)育和形成以及運動感知方面有著重要作用。該分子具有很長的胞外段，包括6個Ig-like結(jié)構(gòu)域和13個Fibronectin III（FnIII）結(jié)構(gòu)域。在本項研究中，課題組成員相互協(xié)作，通過電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，該分子的胞外段具有很強的柔性，并通過N端Ig-like結(jié)構(gòu)域形成同源二聚體。課題組首先解析了N端二聚體片段的晶體結(jié)構(gòu)，獲得了二聚體形成的結(jié)構(gòu)信息。接下來課題組利用熒光顯微鏡、高壓冷凍、光電聯(lián)合、超薄切片、電子斷層成像以及生化和分子生物學(xué)等多種手段，研究了Sdk分子在細胞界面的組裝模式，并獲得了細胞粘附界面的原位結(jié)構(gòu)模型。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然該分子胞外段很長，但其介導(dǎo)的細胞界面卻非常緊湊，并具有較為均勻的間距分布。其中Ig-like結(jié)構(gòu)域主要負責(zé)形成細胞間的反式（trans）連接，而FnIII結(jié)構(gòu)域則通過與細胞膜的相互作用起到了穩(wěn)定細胞界面的作用，從而闡釋了不同結(jié)構(gòu)域在形成細胞界面時的結(jié)構(gòu)和功能角色以及可能的調(diào)控機制。由于已發(fā)現(xiàn)的IgSF粘附分子數(shù)量眾多，其結(jié)構(gòu)域組成也有不少相似之處。因此，這項工作所建立的細胞粘附模型對理解IgSF家族分子介導(dǎo)的細胞相互作用模式具有普遍意義，尤其為研究細胞粘附在調(diào)控神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特異性和可塑性方面提供了直接的結(jié)構(gòu)生物學(xué)模型。

 

        該研究得到了中科院和基金委的經(jīng)費支持，以及國家蛋白質(zhì)科學(xué)中心（上海）電鏡、復(fù)合激光顯微鏡等多個技術(shù)系統(tǒng)的大力協(xié)助。

 

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