物理所揭示細胞程序性壞死執行蛋白MLKL插膜過程的構象轉變
(資料圖片)
細胞程序性壞死（Necroptosis）是程序性細胞死亡的一種基礎形式，廣泛參與個體發育、機體穩態和炎癥免疫等生理過程的調控。作為細胞程序性壞死途徑中最下游的執行蛋白，MLKL承擔了破壞細胞膜完整性并誘導細胞壞死的功能。細胞程序性壞死的異常可以引起腎臟缺血再灌注損傷、多器官炎癥以及皮炎等多種免疫疾病。MLKL與細胞膜相互作用的分子動力學機制還不清楚：結構與功能的關系不明確，抑制劑在H4 α-螺旋的作用形式不明；H6 α-螺旋的自鎖定機理不確定。
中國科學院物理研究所研究人員多年來致力于研究膜蛋白在磷脂膜上的動態結構和跨膜動力學，發展了適用平面膜界面的表面誘導熒光衰逝（SIFA）技術，適用囊泡系統的脂質體包裹熒光受體（lipoFRET）技術和適用活細胞環境的細胞外填充熒光受體（queenFRET）技術等一系列單分子熒光技術，并在細胞凋亡成孔蛋白tBid、人源抗菌肽LL-37、神經退行性致病蛋白α-syn等膜蛋白與磷脂膜的相互作用機制方面取得了系列成果。
近日，他們運用單分子SIFA技術實時監測了MLKL從磷脂膜外整合進入磷脂膜的動力學過程，發現MLKL從水溶液結合到磷脂膜后，螺旋H4區域首先錨定在磷脂膜上，在支架螺旋H6與4HB結構域分離后，4HB結構域才嵌入到磷脂膜中。研究結果確定了MLKL在磷脂膜上從錨定態到嵌入態的動態轉變，闡明了MLKL的支架螺旋H6調控自身4HB結構域活性的分子機制。該研究從分子水平探究了MLKL與磷脂膜的相互作用，強調了H4 α-螺旋作為錨定位點的重要功能，為靶向MLKL的藥物設計提供了科學依據。
相關成果以Single-Molecule Monitoring of Membrane Association of the Necroptosis Executioner MLKL with Discernible Anchoring and Insertion Dynamics為題發表于《納米快報》（Nano Letters）。
相關研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項、國家重點研發項目、中國科學院前沿科學重點研究計劃，以及中國科學院青年創新促進會的支持。
圖1?MLKL在磷脂膜上表現出兩種動態構象
圖2?MLKL從磷脂膜外整合進入磷脂膜的動態過程。
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