5月28日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Structure在線發(fā)表了中國(guó)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)丁建平研究組的研究成果：“The MIT domain of STAMBP autoinhibits its deubiquitination activity”。該研究首次發(fā)現(xiàn)去泛素化酶STAMBP的MIT結(jié)構(gòu)域?qū)υ撁傅娜シ核鼗富钚跃哂凶砸种乒δ?，通過解析STAMBP 的MIT-CD復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)合體外功能分析，闡明了STAMBP全長(zhǎng)蛋白活性調(diào)控的分子機(jī)制，為理解STAMBP在膜受體轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的功能提供了分子基礎(chǔ)。

去泛素化酶STAMBP是一種JAMM家族鋅離子依賴型異肽酶，能特異性催化K63連接型泛素鏈的斷裂，在ESCRT介導(dǎo)的細(xì)胞表面受體運(yùn)輸中發(fā)揮關(guān)鍵功能。STAMBP由多個(gè)結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，其N端的MIT結(jié)構(gòu)域可以與ESCRT-III復(fù)合體組分CHMP蛋白結(jié)合，其C端的MPN結(jié)構(gòu)域(CD)發(fā)揮催化功能，而中間的連接區(qū)包含一個(gè)結(jié)合ESCRT-0組分STAM蛋白的SBM基序。先前的研究基于對(duì)截短體蛋白的結(jié)構(gòu)與生化分析，揭示了STAMBP通過SBM基序與STAM相互作用，從而增強(qiáng)CD去泛素化酶活性的分子機(jī)制，但對(duì)全長(zhǎng)蛋白活性的調(diào)控機(jī)制尚不清楚。

本研究首次系統(tǒng)性地分析了全長(zhǎng)STAMBP去泛素化活性的調(diào)控機(jī)制。研究人員發(fā)現(xiàn)，與單獨(dú)的催化結(jié)構(gòu)域相比，全長(zhǎng)蛋白的去泛素化活性顯著降低。通過定性和定量酶活分析，研究人員證實(shí)了這種活性差異源于其N端MIT結(jié)構(gòu)域?qū)θL(zhǎng)蛋白的自抑制作用。進(jìn)一步的相互作用分析結(jié)果顯示，MIT可以直接結(jié)合CD，二者的親和力達(dá)到0.5微摩的水平。通過解析MIT-CD復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，研究人員觀察到，MIT占據(jù)了CD上負(fù)責(zé)結(jié)合底物中遠(yuǎn)端泛素的位點(diǎn)，從而阻礙了底物的結(jié)合、發(fā)揮自抑制的功能。隨后，研究人員從MIT與CD的相互作用以及全長(zhǎng)蛋白活性兩個(gè)角度，對(duì)MIT-CD相互作用界面的關(guān)鍵氨基酸進(jìn)行了定點(diǎn)突變分析，驗(yàn)證了晶體結(jié)構(gòu)中觀測(cè)到的相互作用對(duì)全長(zhǎng)蛋白自抑制的貢獻(xiàn)。此外，研究人員還分別分析了STAM1和CHMP3的結(jié)合對(duì)STAMBP全長(zhǎng)蛋白活性的影響，發(fā)現(xiàn)CHMP3的結(jié)合不影響全長(zhǎng)蛋白的活性，而STAM1的結(jié)合則根據(jù)泛素鏈長(zhǎng)度的不同，可以不同程度的增強(qiáng)全長(zhǎng)蛋白的活性。總之，這項(xiàng)研究工作從分子水平上闡明了全長(zhǎng)STAMBP蛋白的活性調(diào)控機(jī)制，為深入理解ESCRT介導(dǎo)的受體回收過程中諸多調(diào)控蛋白之間的協(xié)作關(guān)系提供了全新的視角。

分子細(xì)胞卓越中心丁建平研究組博士研究生陳子岳為本文第一作者，丁建平研究員為通訊作者。在此，特別感謝上海同步輻射光源晶體學(xué)線站BL02U1、BL18U1和BL19U1、分子細(xì)胞卓越中心分子生物學(xué)技術(shù)平臺(tái)對(duì)本研究給予的大力支持。該研究獲得科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的經(jīng)費(fèi)支持。

全長(zhǎng)STAMBP的自抑制調(diào)控機(jī)制以及CHMP3和STAM1的結(jié)合對(duì)其活性的影響

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.str.2025.05.001