探秘小窝蛋白组装体:“小叶置换” 重塑膜结构的奇妙机制

【字体: 时间:2025年05月14日 来源:Proceedings of the National Academy of Sciences 9.4

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  小窝(Caveolae)的形成机制不明,研究人员开展了关于小窝蛋白 1 - 8S(CAV1 - 8S)复合体与脂质膜相互作用的研究。结果发现 CAV1 - 8S 通过 “小叶置换” 模式作用于膜,影响膜形态等。该研究为理解小窝功能提供了新视角。

  小窝蛋白(Caveolin)是一种单跨膜整合蛋白,在多细胞动物中广泛表达,负责构建神秘的膜内陷结构 —— 小窝(Caveolae)。近期,纯化的人小窝蛋白组装体 CAV1 - 8S 复合体的高分辨率结构显示,11 个原聚体紧密排列成径向对称的螺旋盘状。该盘的一面和外缘具有疏水性,这表明该复合体可能通过置换单层膜上数百个脂质分子嵌入膜中。目前,这种独特分子结构的可行性及其生物物理和功能影响尚不清楚。
通过 Langmuir 膜天平测量发现,CAV1 - 8S 具有高表面活性,能插入不同成分的脂质单分子层。CAV1 - 8S 也能插入预先形成的双分子层,但前提是去除外层小叶的磷脂。仿生双分子层的原子和粗粒化模拟支持 “小叶置换(leaflet replacement)” 模型,并且显示 CAV1 - 8S 会在复合体和远端脂质小叶之间的无序单分子层中积累 40 - 70 个胆固醇分子。研究发现,CAV1 - 8S 由于对远端小叶脂质构象的影响,优先与正弯曲的膜表面结合,这种效应还会使脂质侧向分选。多个小窝蛋白组装体的大规模模拟证实,它们与类似小窝形状的大的正弯曲膜形态相关联。此外,与弯曲膜的结合调节了参与蛋白质 - 蛋白质相互作用的小窝蛋白残基的暴露。总之,CAV1 - 8S 的独特结构赋予其不同寻常的膜相互作用模式,对膜的组织、形态和生理功能都有重要意义。

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