GTP水解通过AMPH-1触发膜重塑：揭示回收内体运输载体形成的新机制

本研究揭示了AMPH-1蛋白通过GTP结合和水解调控膜结合与管状结构形成的分子机制。研究人员发现GTP结合稳定AMPH-1与膜的相互作用，而水解后GDP状态促进H0螺旋重排，形成寡聚体支架诱导膜管化，为内体回收缺陷相关疾病（如糖尿病、癌症）的治疗提供新靶点。

　　

研究背景
细胞内膜运输是生命活动的核心过程之一，其中回收内体将生物分子从内体运回质膜的机制长期未明。这一过程的缺陷与糖尿病、癌症和智力障碍等多种疾病密切相关。在模式生物秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）中，两性蛋白AMPH-1是形成运输载体的关键因子，但其作用机制尚未阐明。此前研究发现纯化的AMPH-1能在体外诱导脂质体形成管状和囊泡结构，且该过程受鸟苷酸调控，但GTP结合与水解如何精确控制这一过程仍是未解之谜。

研究机构与方法
研究人员通过多学科技术手段揭示了AMPH-1的工作机制。主要采用动态光散射（DLS）分析寡聚体形成，荧光共振能量转移（FRET）监测H₀螺旋构象变化，环境敏感荧光探针（NBD/EDANS）测定膜插入深度，二硫键交联实验验证蛋白质相互作用，并结合冷冻电镜（cryo-EM）解析了GDP状态下AMPH-1诱导的膜管超微结构。

研究结果
1. 鸟苷酸状态连接H₀螺旋相互作用与AMPH-1寡聚体形成
缺失H₀螺旋的突变体ΔH₀丧失膜结合与GTP水解活性。FRET实验显示GDP使H₀螺旋与BAR结构域距离增加，而交联实验证实GDP促进H₀螺旋介导的寡聚体形成。

2. 膜支架形成依赖鸟苷酸状态和H₀螺旋位置
有限蛋白酶解显示GMPPNP增强H₀螺旋保护。膜结合状态下，GDP显著降低FRET效率，表明H₀螺旋从BAR结构域解离；交联实验进一步验证GDP促进H₀螺旋间的相互作用。

3. 鸟苷酸状态改变H₀螺旋膜穿透深度与膜曲率
NBD荧光探针显示GMPPNP使H₀螺旋深插膜内（荧光增强6倍），而GDP状态插入较浅（减弱2倍）。硝基氧自由基淬灭实验证实GMPPNP状态下H₀螺旋更接近膜内部。

4. AMPH-1诱导管状结构呈现H₀螺旋连接的环状堆叠晶格
冷冻电镜解析的8?分辨率结构显示，GDP状态下AMPH-1形成直径35nm的管状结构，由五聚体环堆叠而成，H₀螺旋位于膜表面并与相邻二聚体相互作用。

结论与意义
该研究提出创新模型：GTP结合时，AMPH-1通过深插的H₀螺旋稳定膜结合但抑制寡聚；水解后GDP诱导H₀螺旋浅插并暴露疏水面，促进支架形成和正曲率膜管化。这一发现首次将GTP酶循环与N-BAR蛋白膜变形功能偶联，为理解内体运输载体形成提供机制框架，并为相关疾病治疗策略开发奠定基础。论文发表于《SCIENCE ADVANCES》，为膜动力学领域的重要突破。