9月25日，國際學(xué)術(shù)期刊Science Advances在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）丁建平研究組和瑞士Fribourg大學(xué)Claudio De Virgilio研究組的一項(xiàng)最新合作研究成果：“Structural insights into the EGO-TC-mediated membrane tethering of the TORC1-regulatory Rag GTPases”，該研究闡明了參與酵母TORC1信號(hào)通路調(diào)控的重要蛋白質(zhì)復(fù)合物EGOC的組裝機(jī)制，揭示了真核生物TORC1信號(hào)通路調(diào)控的保守性。

 

        真核細(xì)胞中高度保守的TORC1蛋白激酶復(fù)合物通過感受和整合外界生長因子、能量狀態(tài)和營養(yǎng)水平等，調(diào)控細(xì)胞生長發(fā)育和自噬等重要生命過程。該信號(hào)通路的功能失調(diào)會(huì)引起多種疾病，包括肥胖癥、糖尿病和多種癌癥等。氨基酸是TORC1信號(hào)通路的重要激活因子。在高等真核生物中，氨基酸通過激活Rag小G蛋白復(fù)合物，由Ragulator五元復(fù)合物和Rag小G蛋白共同介導(dǎo) TORC1在溶酶體上的定位和激活過程。但是在酵母中TORC1信號(hào)通路的調(diào)控機(jī)制還不清晰。

 

        丁建平研究組長期從事TORC1信號(hào)通路調(diào)控的分子機(jī)制研究，先后測定了人源TORC1信號(hào)通路中一些重要調(diào)控蛋白包括Rheb、TCTP、S6K和CASTOR1等的結(jié)構(gòu)，近期又測定了人源Ragulator五元復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu) ，闡明了Ragulator復(fù)合物的組裝機(jī)制和招募Rag小G蛋白的作用機(jī)制（Nature Communications，2017）。同時(shí)，也對(duì)酵母TORC1信號(hào)通路展開了深入研究。通過與瑞士Fribourg大學(xué)Claudio De Virgilio研究組展開合作，首先完成了酵母TORC1信號(hào)通路中Ego1-Ego2-Ego3（EGO-TC）三元復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)測定和功能分析（Structure，2012 ；Cell Research，2015）。在此基礎(chǔ)上，丁建平研究組的副研究員張?zhí)忑埡虳e Virgilio研究組的博士后Marie-Pierre Péli-Gulli合作，測定了EGO-TC與酵母Rag小G蛋白的同源蛋白Gtr1-Gtr2共同形成的五元復(fù)合物（EGOC）的晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)在EGOC復(fù)合物中由Ego1介導(dǎo)EGO-TC和Gtr1-Gtr2兩個(gè)亞復(fù)合物的組裝機(jī)制。通過結(jié)構(gòu)分析和功能實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)EGO-TC作為骨架蛋白發(fā)揮功能，通過Ego1 的N端結(jié)構(gòu)域和Ego3分別與Gtr2和Gtr1的Roadblock結(jié)構(gòu)域結(jié)合，招募Gtr1-Gtr2在酵母囊泡上的定位。通過結(jié)構(gòu)比較發(fā)現(xiàn)，人源Ragulator復(fù)合物和酵母EGO-TC雖然不具有序列相似性，并且亞基數(shù)量也不一致，但是與小G蛋白R(shí)ag/Gtr相互作用的方式非常相似，表明這兩個(gè)復(fù)合物在TORC1信號(hào)通路中發(fā)揮相似的功能。這些研究結(jié)果進(jìn)一步闡釋了真核生物中氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)對(duì)TORC1信號(hào)通路的調(diào)控機(jī)制和保守性。

 

        該項(xiàng)工作得到國家自然科學(xué)基金委等項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持。感謝上海光源17U1線站和國家蛋白質(zhì)科學(xué)研究設(shè)施（上海）19U1線站的工作人員在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集中的支持與幫助。