尹长城、孙飞课题组重要成果登上Cell Research封面

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

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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本期Cell Research杂志上,文章通讯作者是北大基础医学院生物物理学系的尹长城(Chang-Cheng Yin)教授和中科院生物物理研究所的孙飞(Fei Sun)研究员。

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生物通报道:离子通道是细胞上非常关键的门户,影响着许多重要的生命过程,与多种人类疾病有关。正因如此,离子通道一直是科学研究和药物研发的热点。Ryanodine受体(RyR)是一类巨大的离子通道,介导多种细胞的钙离子信号传导,在肌肉的兴奋-收缩偶联中起到了关键性的作用。哺乳动物共有三种RyR(RyR1、RyR2和RyR3),RyR1和RyR2主要在骨骼肌和心肌表达,而RyR3是在大脑中发现的。

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本期Cell Research杂志上,文章通讯作者是北大基础医学院生物物理学系的尹长城(Chang-Cheng Yin)教授和中科院生物物理研究所的孙飞(Fei Sun)研究员。

尹长城教授2002年于英国剑桥MRC分子生物学实验室回国后即致力于肌肉兴奋-收缩耦联分子机制研究。2012年他策划了DHPR和RyR的三维结构研究,参与了RyR1三维结构解析,与清华大学颜宁教授等合作于2015年应用冷冻电镜成功解析了RyR1关闭态3.8 Å分辨率的结构并发表于 Nature 。该工作发现RyR与钾通道、钠通道和钙通道同属六次跨膜蛋白阳离子通道超家族,该结构为激动剂通过长程变构激活RyR1通道奠定了结构基础。

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。

研究人员通过进一步结构分析阐明了RyR1通道的门控机制和离子选择性机制。这些工作有助于人们进一步理解肌肉的兴奋-收缩偶联,对于RyR相关疾病的认识有重要意义,还为疗相关疾病提供了重要的结构线索。

冷冻电镜技术为结构生物学领域带来了一场革命,催生了大量的研究新成果。不过,冷冻电镜此前解析的都是不小于200 kDa的蛋白。美国国家癌症研究所(NCI)的科学家们克服了现有的技术障碍。他们不仅用单颗粒冷冻电镜获得了小于100 kDa的蛋白复合体结构,还让这一技术的分辨率突破2 Å。这项重要的研究成果于五月二十六日的发表在Cell杂志上。(更多详细信息参见:Cell:革命性技术获得新突破

前不久清华大学和Albany大学的研究团队在Nature Structural & Molecular Biology杂志上发表文章,通过冷冻电镜技术(cryo-EM)揭示了II型内含子的活性结构。Ⅱ型内含子广泛存在于细菌基因组中,是具有催化活性的RNA分子,可以自我剪接形成成熟RNA。(更多详细信息参见:清华大学Nature子刊发表重要研究成果

俄勒冈健康与科学大学、加州大学、HHMI的科学家们通过冷冻电镜阐明了甘氨酸受体的作用机制。甘氨酸是神经系统的主要抑制性递质,它通过甘氨酸受体(GlyR)起作用,打开氯离子通道进而抑制神经元的激发。GlyR控制着多种运动和感知功能,包括视觉和听觉。GlyR发生突变与自闭症、过度惊吓等神经疾病有关。(更多详细信息参见:著名科学家Nature发表重要研究成果

作者简介:

尹长城 北京大学医学部生物物理学系教授/系主任,北京大学工学院生物医学工程系兼职教授,中国生物物理学会理事/分子生物物理专业委员会委员,中国晶体学会理事/电子晶体学专业委员会委员,中国电子显微镜学会理事/冷冻电镜专业委员会副主任委员,北京大学生物医学工程一级学科博士点教授。

1982年毕业于吉林大学化学系;1985年在协和医科大学生物化学系获得硕士学位;1985年至1989年在清华大学生物科学与技术系任助教、讲师。1990年至1991年在瑞士苏黎士联邦理工学院(ETH)作访问学者;1991年至1992年在英国医学研究委员会伦敦国立医学研究院(MRC National Institute for Medical Research, NIMR)作访问学者;1992年至1997年在英国医学研究委员会剑桥分子生物学实验室(MRC Laboratory of Molecular Biology, LMB)攻读博士学位,于1998年获得PhD学位。1998年至2001年先后在英国设菲尔德大学分子生物学和生物技术系和伦敦大学Birkbeck学院结晶学系作博士后;2001年至2002年受聘于新加坡国立大学生命科学系任高级讲师。

孙飞 博士 研究员 博士生导师 国家“万人计划-青年拔尖人才项目”获得者。1997-2001 南京大学基础教学强化部,获理学学士学位;2001-2006 清华大学医学院,获生物物理学博士学位;2006-今 中国科学院生物物理研究所,研究员;课题组组长;蛋白质科学研究平台生物成像中心首席科学家(兼主任)。

生物通编辑:叶予

生物通推荐原文:Structural insights into Ca2+-activated long-range allosteric channel gating of RyR1

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