關(guān)于冷凍電鏡解析的人源蛋白酶體組裝的變構(gòu)選擇機制
蛋白酶體是細胞用來調(diào)控特定蛋白質(zhì)的濃度和清除錯誤折疊蛋白質(zhì)的主要機制,是細胞中最普遍的不可或缺的大型 蛋白復(fù)合機器之一,也是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最大的蛋白降解機器。 蛋白酶體全酶是由蓋子 (Lid)和基座(Base)亞復(fù) 合體組成的調(diào)控顆粒RP(Regulatory Particle)所激活。基座亞復(fù)合體在組裝過程中最重要的一個步驟是異質(zhì)六 聚AAA-ATPase環(huán)的組裝。這個過程至少需要被PAAF1, p28/gankyrin, p27/PSMD9和S5b這四種調(diào)控顆粒(RP)組 裝伴侶蛋白分子所引導(dǎo)。天然的自由態(tài)19S調(diào)控復(fù)合體的構(gòu)象存在大量的亞穩(wěn)定態(tài),并表現(xiàn)出大幅度的局部構(gòu)象漲 落,使冷凍電子顯微鏡技術(shù)成為解析其結(jié)構(gòu)的唯一手段。利用 冷凍電鏡解析人源蛋白酶體全酶的基礎(chǔ)上(見PNAS 2016, 113: 12991-12996),利用他們自主開發(fā)的基于統(tǒng)計 流行算法的高性能計算軟件ROME(見PLoS ONE 2017, 12:e0182130)與優(yōu)化的冷凍電鏡處理方法對p28-RP復(fù)合 體細微動態(tài)構(gòu)象進行深度分類,共解析出了1個4.5-? p28綁定的調(diào)控顆粒(RP)非AAA的亞復(fù)合體,3個近7-? p28 綁定的完整RP結(jié)構(gòu),1個亞納米精度下的非p28綁定的完整RP結(jié)構(gòu)以及7個亞納米精度下的由Rpn1-p28-AAA組成的p28 綁定RP的亞復(fù)合體的動態(tài)構(gòu)象。觀察到自由態(tài)RP調(diào)控顆粒中p28-綁定的AAA環(huán)并沒有組成的閉 環(huán)孔狀通道,而是自發(fā)地在Rpt2-Rpt6和Rpt3-Rpt4界面上形成多個由“開”到“關(guān)”的拓撲變構(gòu)。
北京大學(xué)
2021-04-11