小窝蛋白-1八聚体复合物(Caveolin-1 8S)介导膜重塑的分子机制与功能研究

来自国际团队的研究人员通过粗粒化分子动力学模拟，揭示了小窝蛋白-1（Caveolin-1）8S寡聚体复合物与多组分膜相互作用的分子机制。研究发现该复合物以浅表单拓扑结构结合膜结构，在平面双层膜中诱导高曲率纳米域形成，并呈现膜拓扑依赖性的胆固醇和磷脂酰丝氨酸富集特征，为理解小窝蛋白在膜曲率感应与调控中的双重功能提供了新见解。

　　

作为小窝（caveolae）形成的关键支架蛋白，小窝蛋白-1（Caveolin-1）通过其独特的8S寡聚体复合物结构调控着细胞的内吞（endocytosis）、机械传感（mechano-sensing）和脂质代谢等过程。最新冷冻电镜解析的8S复合物结构为揭示其分子机制奠定了基础。

研究团队采用粗粒化分子动力学（coarse-grain MD）模拟技术，系统比较了棕榈酰化（palmitoylated）与非棕榈酰化Caveolin-1在多组分膜体系中的行为。模拟显示，该复合物以浅表单拓扑（shallow monotopic）方式结合膜单层，在其周围引发显著的脂质重组现象。有趣的是，在囊泡（vesicles）中结合时未引起明显曲率变化，却在平面双层膜（planar bilayers）中诱导出高曲率纳米域——这种拓扑依赖性的差异揭示了膜物理特性对蛋白功能的调控作用。

研究还观察到标志性的胆固醇（cholesterol）和磷脂酰丝氨酸（phosphoserine）富集现象，其中胆固醇簇的分布模式在囊泡与平面膜间存在显著差异，暗示Caveolin-1介导的脂质组织具有曲率依赖性。这些发现不仅阐明了Caveolin-1作为"膜曲率感应器与发生器"的双重功能，更为理解其在细胞膜动态重塑（membrane remodeling）中的核心作用提供了分子层面的解释。