2012年第03期 - 中国科学院生物物理研究所

学 院 生 物 物 理 研 究 所 张 荣 光 研 究 组 在 整 合 素 重 要 激 活 因 子 Talin 的 自 抑 制 机 制方 面 的 最 新 研 究 成 果 , 论 文 题 目 为 “A novel membrane-dependent on/off switchmechanism of talin FERM domain at sites of cell adhesion”。整 合 素 是 一 种 重 要 的 细 胞 黏 着 分 子 , 在 连 接 细 胞 内 外 结 构 的 同 时 , 还 起 着 双向 信 号 转 导 的 作 用 。 整 合 素 胞 外 区 具 有 两 种 差 异 很 大 的 构 像 状 态 , 其 与 配 体 分 子的 结 合 力 相 差 很 远 。 而 整 合 素 胞 外 区 的 构 像 状 态 是 由 胞 内 一 系 列 激 活 因 子 的 调 控作 用 所 决 定 的 。 其 中 ,Talin 是 最 为 重 要 的 激 活 因 子 之 一 。Talin 蛋 白 本 身 也 受到 了 严 密 的 调 控 , 一 般 处 于 一 种 自 抑 制 状 态 : 其 N 端 的 FERM 结 构 域 会 与 C 端 的棒 状 结 构 域 结 合 , 遮 挡 了 FERM 结 构 域 上 结 合 整 合 素 胞 内 区 的 位 点 。 只 有 解 除 了自 抑 制 状 态 ,Talin 才 能 激 活 整 合 素 。在 本 研 究 中 , 张 荣 光 研 究 组 与 美 国 克 里 夫 兰 医 学 中 心 的 秦 军 教 授 课 题 组 合作 , 首 先 鉴 定 了 参 与 Talin 自 抑 制 的 准 确 相 互 作 用 位 点 , 构 建 并 分 别 表 达 了 Talin蛋 白 N 端 和 C 端 参 与 自 抑 制 结 合 的 子 结 构 域 , 体 外 重 组 了 Talin 的 自 抑 制 复 合 物 ,并 进 而 成 功 解 析 获 得 了 Talin 自 抑 制 复 合 物 的 晶 体 结 构 。 结 构 比 对 发 现 , 该 复 合物 晶 体 结 构 与 之 前 报 道 的 基 于 NMR 数 据 的 计 算 模 型 有 相 当 大 的 构 象 差 异 , 两 结 构域 之 间 的 作 用 模 式 完 全 不 同 , 呈 现 了 90 度 的 角 度 差 异 。 此 外 , 当 形 成 自 抑 制 状态 时 , 两 结 构 域 朝 向 细 胞 膜 一 侧 的 带 电 性 质 完 全 相 反 ,N 端 子 结 构 域 为 正 电 ,C端 子 结 构 域 为 负 电 。基 于 对 该 晶 体 结 构 的 分 析 , 进 一 步 通 过 NMR 手 段 对 Talin 突 变 体 进 行 了 相 互作 用 力 的 研 究 , 并 测 试 了 溶 液 中 细 胞 膜 磷 脂 分 子 头 部 对 Talin 自 抑 制 复 合 物 的 影响 。 结 果 显 示 , 细 胞 膜 负 电 表 面 的 存 在 很 可 能 有 助 于 打 开 Talin 自 抑 制 复 合 物 ,从 而 帮 助 Talin 解 除 自 抑 制 状 态 。 据 此 , 本 研 究 对 于 Talin 自 抑 制 状 态 的 解 除 提出 了 一 个 新 的 “ 推 - 拉 ” 模 型 , 基 于 不 同 静 电 力 的 相 互 作 用 , 有 别 于 经 典 的 “ 立体 冲 突 ” 模 型 。 本 研 究 成 果 有 助 于 深 入 理 解 Talin 的 调 控 机 制 , 乃 至 其 对 整 合 素的 激 活 作 用 。阎 锡 蕴 组 研 制 出 肿 瘤 诊 断 新 型 纳 米 材 料4【 供 稿 : 阎 锡 蕴 研 究 组 】6 月 17 日 ,《 NatureNanotechnology》 杂 志 在 线 发 表 了中 国 科 学 院 生 物 物 理 研 究 所 阎 锡蕴 研 究 组 在 肿 瘤 诊 断 方 面 的 最 新研 究 成 果 。 这 是 该 研 究 组 继 发 现 无机 纳 米 材 料 类 酶 活 性 之 后 (NatureNanotechnology 2007) 的 又 一 重大 突 破 。该 项 研 究 利 用 无 机 纳 米 材 料图 为 铁 蛋 白 纳 米 颗 粒 诊 断 肿 瘤 新 技 术 的 这 一 生 物 学 新 特 征 , 与 中 国 科 学院 地 质 与 地 球 物 理 研 究 所 潘 永 信研 究 组 合 作 , 仿 生 合 成 了 一 种 新 型 纳 米 肿 瘤 诊 断 试 剂 —— 铁 蛋 白 纳 米 粒 , 它 是 由氧 化 铁 纳 米 内 核 及 铁 蛋 白 外 壳 两 部 分 组 成 的 双 功 能 纳 米 小 体 , 蛋 白 壳 能 够 特 异 识别 肿 瘤 细 胞 , 氧 化 铁 纳 米 内 核 能 够 催 化 底 物 使 肿 瘤 显 色 , 区 分 正 常 细 胞 和 肿 瘤 细