PNAS解析两种关键肿瘤靶蛋白之间的互作界面

目前，美国莱斯大学理论生物物理中心（CTBP）的生物物理学家，利用多种技术，对于NAF-1和Bcl-2这两种关键肿瘤靶蛋白的相互作用界面，做了详细的描述，对于两种蛋白的实验和计算机分析，揭示了一个以前未知的结合界面，可通过药物治疗解决。这些新的见解，可对研究癌症和衰老相关疾病的研究人员产生很大影响。相关研究结果发表在2014年3月份的《PNAS》杂志。

　　

生物通报道：细胞生长和增殖的误调节可导致各种疾病，包括癌症。最近，有研究显示，对细胞控制起决定作用的两种蛋白Bcl-2和NAF-1，可影响细胞增殖。

目前，美国莱斯大学理论生物物理中心（CTBP）的生物物理学家，利用多种技术，对于NAF-1和Bcl-2的相互作用界面，做了详细的描述，对于两种关键蛋白的实验和计算机分析，揭示了一个以前未知的结合界面，可通过药物治疗解决。这些新的见解，可对研究癌症和衰老相关疾病的研究人员产生很大影响。相关研究结果发表在2014年3月份的《PNAS》杂志。

Bcl-2蛋白，以其在细胞程序性死亡中的作用而闻名；NAF-1蛋白，是结合毒性铁硫簇（iron sulfur cluster）的NEET家族成员。这两种蛋白之间的互动，现在被称为是自噬和细胞凋亡的一个决定因素。

蛋白质的凹槽和折叠，可结合细胞内信号转导通路中的其它分子和催化作用。Onuchic指出，若能阻断一个特定结合位点或增强想要的相互作用，对于药物设计将非常关键。

Onuchic说：“在我们早期的工作中，我们已经表明，NEET蛋白和癌症之间存在关联，它们的移动控制了铁硫簇，详情阅读：PNAS揪出癌症增殖的“头号嫌疑犯”。现在我们可以在分子水平上了解这些互动是如何被控制的。已有研究表明，NAF-1在癌细胞中的表达上调，因此我们认为，癌症可能控制了这个蛋白的表达。这会影响细胞的制衡系统。了解NAF-1可为我们如何开发新疗法提供更好的想法。”

研究人员发现，NAF-1可结合到Bcl-2蛋白的两个特定区域，Bcl-2可结合到NAF-1β帽和铁硫簇结合结构域之间形成的凹槽；在簇结合结构域和β帽结构域顶部的感兴趣接触区之间，存在最强的耦合。Onuchic称，由于铁硫簇是参与NAF-1活性的功能实体，那么，这些结果清楚地表明，Bcl-2和NAF-1之间的相互作用可影响其活性。

研究小组使用了一种独特的实验和理论相结合的方法，包括利用Bcl-2到NAF-1片段的肽阵列结合研究；研究人员利用对氢/氘交换敏感的分光仪，进行了集群转移研究和其它全长蛋白质相互作用的功能性研究。他们将其数据与CTAP创建的计算机处理（称为直接耦合分析，DCA）过程相结合，研究人员因而可以通过这些蛋白质的基因组根，预测蛋白质之间的相互作用。

化学和生物化学教授Patricia Jennings是本文的共同第一作者，她称：“这三种技术中的每一种，不仅证实了其他方法所得到的结果，还提供了独特的见解。”

Jennings称，联合技术适用于一般的生物分子相互作用。“DCA可以帮助我们有效地过滤大量数据，不需要高分辨率的结构研究。肽阵列对于结合高亲合力的片段定位是很强大的，氢/氘交换研究可使我们监测完整蛋白质的某些部位，这些部位通过结构研究不能看到，并且不适用于DCA分析。总之，这些技术提供了一种精致的协同作用。”（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Integrated strategy reveals the protein interface between cancer targets Bcl-2 and NAF-1
Abstract：Life requires orchestrated control of cell proliferation, cell maintenance, and cell death. Involved in these decisions are protein complexes that assimilate a variety of inputs that report on the status of the cell and lead to an output response. Among the proteins involved in this response are nutrient-deprivation autophagy factor-1 (NAF-1)- and Bcl-2. NAF-1 is a homodimeric member of the novel Fe-S protein NEET family, which binds two 2Fe-2S clusters. NAF-1 is an important partner for Bcl-2 at the endoplasmic reticulum to functionally antagonize Beclin 1-dependent autophagy [Chang NC, Nguyen M, Germain M, Shore GC (2010) EMBO J 29(3):606–618]. We used an integrated approach involving peptide array, deuterium exchange mass spectrometry (DXMS), and functional studies aided by the power of sufficient constraints from direct coupling analysis (DCA) to determine the dominant docked conformation of the NAF-1–Bcl-2 complex. NAF-1 binds to both the pro- and antiapoptotic regions (BH3 and BH4) of Bcl-2, as demonstrated by a nested protein fragment analysis in a peptide array and DXMS analysis. A combination of the solution studies together with a new application of DCA to the eukaryotic proteins NAF-1 and Bcl-2 provided sufficient constraints at amino acid resolution to predict the interaction surfaces and orientation of the protein–protein interactions involved in the docked structure. The specific integrated approach described in this paper provides the first structural information, to our knowledge, for future targeting of the NAF-1–Bcl-2 complex in the regulation of apoptosis/autophagy in cancer biology.