人类全长动力蛋白1(Dynein 1)机械化学循环的冷冻电镜解析与工作机制新发现

来自国际顶尖团队的研究人员通过系统性冷冻电镜技术，揭示了人类全长动力蛋白1(Dynein 1)在微管结合状态下的机械化学循环机制。该研究捕获了8种状态、40余个高分辨率结构，提出了"后门磷酸盐释放"模型，阐明了微管结合增强ATP酶活性的双向通讯机制，并修正了力生成动力冲程理论，为理解细胞内定向运输提供了全新框架。

　　

这项突破性研究利用冷冻电子显微镜(cryo-EM)技术，对全长人类动力蛋白1(Dynein 1)在不同核苷酸条件和微管结合状态下的构象变化进行了全景式解析。研究团队成功捕获了超过40个高分辨率结构，将其归类为8个特征性状态，完整描绘了这个分子马达的机械化学(mechanochemical)循环过程。

令人振奋的是，这些中间态结构揭示了多项创新机制：发现独特的"后门"磷酸盐(P_i)释放途径协调了连接器(linker)的伸直过程；证实微管结合通过双向信号传导显著增强三磷酸腺苷酶(ATPase)活性；阐明了AAA1催化位点与调控位点AAA3之间的分子对话(crosstalk)。研究还提出了修正版的力生成动力冲程(powerstroke)模型，并揭示了动力蛋白实现单向步进(unidirectional stepping)的分子基础。

这些发现不仅深化了对动力蛋白工作机制的理解，更为相关细胞运输障碍疾病的治疗靶点开发提供了结构生物学基础。特别值得注意的是，该研究建立的全新"后门释放"模型和双向通讯机制，为AAA⁺ ATP酶超家族的功能研究开辟了新视角。