JCB：清华饶子和院士和中科院胡俊杰研究组解析线粒体融合蛋白结构

　　

生物通报道：2016年11月14日细胞生物学的高水平杂志《The Journal of Cell biology》上在线发表了清华大学饶子和课题组与中国科学院生物物理研究所胡俊杰课题组在人类线粒体融合蛋白结构方面的研究成果。饶子和院士、胡俊杰教授与清华大学的娄智勇博士，是本文共同通讯作者。点击阅读该小组更多研究：饶子和、胡俊杰JCB解析同源膜融合机制；饶子和院士JBC发表病毒研究新成果；饶子和院士Nature发表病毒研究新成果。

线粒体会进行融合和裂变。外线粒体膜的融合，需要线粒体融合蛋白（MFN）——一个动力蛋白样的GTPase。究竟MFN如何介导膜融合，我们还知之甚少。在这项研究中，研究人员确定了人类MFN1一个最小的GTPase结构域（MGD）的晶体结构，包括预测的GTPase和C末端尾巴（CT）的远端部分。

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该结构显示，从GTPase伸出的三个螺旋和从CT伸出的一个螺旋，形成一个螺旋束（HB），紧密结合到GTPase结构域，类似于细菌类动力蛋白的配置。研究人员表明，核苷酸结合口袋浅而窄，从而呈现出弱的水解作用和对镁离子的更少依赖性，HB的这种联系会影响GTPase的活性。当添加GTP或GDP / bef3−，而不是GDP或其他类似物时，MFN1会形成一种二聚体。此外，包含膜锚定MGD的小囊泡的聚集，需要不断的GTP水解。这些结果表明，MFN可能通过核苷酸依赖性的二聚化作用，附着于并列的膜。

（生物通：王英）

注：饶子和院士，男，汉族，籍贯为江苏省无锡市，1950年9月6日出生于江苏省南京市，1977年毕业于中国科学技术大学，2001年6月加入中国共产党，澳大利亚墨尔本大学生化系生物物理专业博士学位。教授，博士生导师，中国科学院院士，第三世界科学院院士。中国分子生物物理与结构生物学家。现任天津国际生物医药联合研究院院长。中国科协常委，天津市第12届政协副主席、党组成员，天津市第11届人大代表，TWAS院士，中国科学技术协会常委，国际纯粹与应用生物物理联合会(IUPAB)理事会执行理事、主席，中国科学院生物物理所所长、学术委员会主任，生物大分子国家重点实验室主任，中国生物物理学会理事长，第四届谈家桢生命科学奖奖励委员会主任，天津国际生物医药联合研究院院长。国家"973"专家顾问组成员，国家重大科学研究计划"蛋白质计划"的召集人，国家"重大新药创制"科技重大专项专家组成员，教育部"****特聘教授"，清华大学****特聘教授。

胡俊杰，2000年毕业于复旦大学生命科学学院生物化学系。随后，赴美国密歇根大学生物学系攻读博士学位。2001年转学至纽约大学医学院，学习研究胰岛素信号转导的结构基础。2005年获药理学系博士学位。2005年12月至2008年6月，于哈佛医学院细胞生物学系/霍华德休斯医学研究所从事博士后工作，研究管状内质网成形的机制。2008-2012年担任南开大学生命科学学院教授。2013年起担任中国科学院生物物理研究所研究员。曾获得霍华德.休斯医学研究所国际青年科学家奖，国家自然科学基金委杰出青年科学基金，以及中组部****“青年拔尖人才”称号。于2016年入选“****奖励计划”青年项目。

娄智勇，男，1980年出生于天津。清华大学医学院副教授。2002年获清华大学基础科学理学学士学位，2007年获清华大学生物学理学博士学位，2007年留校任清华大学医学院讲师，2010年12月任清华大学医学院副教授，娄智勇曾获2006年清华大学医学院学术新秀，2007年清华大学研究生"航天海鹰"学术新秀，2010年SCOPUS青年科学家新人奖等荣誉。主要利用蛋白质晶体学，进行重要致病微生物(禽流感病毒、乙\丙型肝炎病毒、SARS冠状病毒、结核杆菌、EV71病毒、NDM-1"超级细菌"等)及与人类疾病相关蛋白质的结构与功能研究，以及基于结构的药物筛选工作。

生物通推荐原文摘要：
Structures of human mitofusin 1 provide insight into mitochondrial tethering
Abstract：Mitochondria undergo fusion and fission. The merging of outer mitochondrial membranes requires mitofusin (MFN), a dynamin-like GTPase. How exactly MFN mediates membrane fusion is poorly understood. Here, we determined crystal structures of a minimal GTPase domain (MGD) of human MFN1, including the predicted GTPase and the distal part of the C-terminal tail (CT). The structures revealed that a helix bundle (HB) formed by three helices extending from the GTPase and one extending from the CT closely attaches to the GTPase domain, resembling the configuration of bacterial dynamin-like protein. We show that the nucleotide-binding pocket is shallow and narrow, rendering weak hydrolysis and less dependence on magnesium ion, and that association of HB affects GTPase activity. MFN1 forms a dimer when GTP or GDP/BeF3−, but not GDP or other analogs, is added. In addition, clustering of vesicles containing membrane-anchored MGD requires continuous GTP hydrolysis. These results suggest that MFN tethers apposing membranes, likely through nucleotide-dependent dimerization.