清华大学颜宁教授连发Nature、Science

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2016年9月27日 来源:生物通

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  9月22日,国际著名期刊《Science》在线刊登了清华大学和加拿大卡尔加里大学的一项重要成果,题为“Structural basis for the gating mechanism of the type 2 ryanodine receptor RyR2”。这项研究采用单颗粒低温电子显微术,解析了2型兰尼碱受体(RyR2)门控机制的结构基础。

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生物通报道:9月22日,国际著名期刊《Science》在线刊登了清华大学和加拿大卡尔加里大学的一项重要成果,题为“Structural basis for the gating mechanism of the type 2 ryanodine receptor RyR2”。这项研究采用单颗粒低温电子显微术,解析了2型兰尼碱受体(RyR2)门控机制的结构基础。

清华大学的颜宁(Nieng Yan)教授和是卡尔加里大学的S. R. Wayne Chen教授,是这篇论文的共同通讯作者。2007年作为普林斯顿大学博士的颜宁受聘于清华大学医学院,成为清华最年轻的教授、博士生导师。在回国的几年间,颜宁教授研究组主要聚焦于膜蛋白、胆固醇代谢调控通路相关因子的结构生物学研究,在Science、Nature、Cell等杂志上发表多篇重要的论文,并荣获了中国青年女科学家奖、HHMI国际青年科学家奖等奖励(Nature:中国科学之星颜宁)。

RyRs是目前已知最大的离子通道蛋白,是肌肉细胞内的钙释放通道,因它和一种植物碱:兰尼碱具有很高的亲和力与特异性,故而得名。在哺乳动物中有三种RyR蛋白,其中RyR1主要分布在骨骼肌细胞中,RyR2主要分布在心肌细胞中,RyR3则最早在脑细胞中发现。大量文献报道统计表明,目前已有超过500种RyR突变体与疾病有关。这类受体不仅与骨骼肌疾病,心肌疾病有关,而且与哮喘等多种疾病存在关联,因此备受科学家们的关注。

2014年12月,颜宁研究组与清华大学生命学院施一公研究组、以及英国MRC分子生物学实验室Sjors Scheres研究组合作在Nature杂志发表重要研究成果,揭示出了兔源RyR1的近原子分辨率结构,为理解其功能提供了重要线索。该研究对于肌肉-收缩偶联以及与之相关的疾病的认识也具有重要的意义,为治疗相关疾病提供了重要的结构线索(颜宁、施一公教授Nature再发重量级成果)。

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人们普遍认为,RyR通道的激活和调控借助了某种未知的长程变构机制。北京大学基础医学院和中科院生物物理研究所的科学家们最近通过冷冻电镜揭示了RyR1的长程变构门控机制。这项研究作为封面论文发表于2016年9月的Cell Research杂志上。在这项新研究中,尹教授及其同事用冷冻电镜获得了钙离子激活的RyR1开放态结构,总体分辨率达到4.9 Å,核心区域分辨率达到4.2 Å。他们将RyR1开放态结构与之前获得的关闭态结构进行比较,观察到了钙离子激活的RyR1长程变构门控机制。相关阅读:尹长城、孙飞课题组重要成果登上Cell Research封面Cell Res点评尹长城教授新成果:如何打开RyRs

RyR2是高电导的细胞内Ca2+通道,控制着Ca2 +从各种细胞内质网的释放。在《Science》新发表的这项研究中,研究人员采用单颗粒低温电子显微术,在近乎原子级分辨率上确定了处于打开和关闭状态的猪心脏的RyR2结构。结构比较揭示了由氨基末端结构域(NTDs)、螺旋结构域和Handle结构域的域间移动所引起的整个细胞质区域的呼吸运动,而小的域内转变存在于这些含有armadillo重复序列的结构域中。中央结构域的向外旋转,整合细胞质区域的构象变化,通过耦合运动导致了胞质门控的扩张。这些结构和突变特征,对于RyRs的门控和发病机制,提供了重要见解。

另外,在上个月底,颜宁教授带领的课题组,与北京生命科学研究所的研究人员合作,在国际著名期刊《Nature》在线发表一项重要成果,题为“Structure of the voltage-gated calcium channel Cav1.1 at 3.6 Å resolution”。 在这项研究中,研究人员在3.6 Å的标称分辨率上,解析了兔Cav1.1复合物的冷冻电子显微镜结构。离子导电α1亚基的内闸门是关闭的,所有四个电压传感结构域都采用一个“向上”的构造,这意味着一个潜在失活的状态。孔结构域延长的胞外环,是由多个二硫键稳定的,在选择性过滤器上面形成一个窗口化的圆顶。圆顶的一面为α2δ-1-亚基提供停靠的站点,而另一面则可能通过其表面负电位吸引阳离子。相关阅读:清华大学颜宁教授Nature发表重要成果

生物通:王英)

生物通推荐原文:
Structural basis for the gating mechanism of the type 2 ryanodine receptor RyR2. Science  22 Sep 2016: DOI: 10.1126/science.aah5324

Structure of the voltage-gated calcium channel Cav1.1 at 3.6 Å resolution. Nature. 2016 Aug 31;537(7619):191-196. doi: 10.1038/nature19321.

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