研究闡釋細(xì)胞骨架調(diào)控分子機制

【資料簡介】

Ephrin-Eph信號通路通過調(diào)節(jié)下游Rho GTPase的活性調(diào)控細(xì)胞骨架動態(tài)變化，在神經(jīng)發(fā)育及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和腫瘤轉(zhuǎn)移等過程發(fā)揮關(guān)鍵作用。Ephexin家族蛋白是Ephrin-Eph通路下游重要的RhoGEF，負(fù)責(zé)激活Rho GTPase，其可以選擇自抑制和激活的兩種構(gòu)象狀態(tài)，但調(diào)控機制尚不明確。本項工作綜合運用生物化學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)方法分別研究了Ephexin4的羧基端自抑制和雙重自抑制的三維結(jié)構(gòu)信息。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)合PDZ蛋白和磷酸化修飾氨基端多肽序列“LYQ”中的殘基能夠分別激活羧基端和氨基端的抑制構(gòu)象（圖1）。該工作為相關(guān)神經(jīng)系統(tǒng)疾病和腫瘤的發(fā)病機制提供了可靠的結(jié)構(gòu)闡釋。

與此同時，Bio-X研究院朱金偉團隊與中科院生化細(xì)胞所張榮光團隊合作在《細(xì)胞-報告》（Cell Reports）雜志在線發(fā)表題為Phase Separation-mediated Condensation of Whirlin-Myo15-Eps8 Stereocilia Tip Complex的研究論文，*揭示了液-液相分離介導(dǎo)靜纖毛頂端復(fù)合物形成的分子機制。

靜纖毛是位于耳毛細(xì)胞頂部特化的毛狀結(jié)構(gòu)，對于聽覺產(chǎn)生起關(guān)鍵的作用。靜纖毛頂端的電子致密區(qū)（tip complex density，TCD）是由多種蛋白質(zhì)組成的高度致密的結(jié)構(gòu)，主要組分包括Whirlin、Myo15、Eps8、LGN等，在調(diào)控靜纖毛的生長發(fā)育過程中起關(guān)鍵作用，但其組裝分子機制不清楚。本項工作研究了TCD復(fù)合物Whirlin-Myo15-Eps8間的相互作用，并解析了Whirlin-Myo15的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)。有趣的是，研究發(fā)現(xiàn)Whirlin在體外和細(xì)胞內(nèi)均能自發(fā)地形成液-液相分離（liquid-liquid phase separation）。Eps8與Myo15能夠被Whirlin招募進(jìn)入Whirlin相分離中，并且顯著促進(jìn)相分離的形成（圖2）。頂端復(fù)合物形成的相分離能夠顯著促進(jìn)F-actin在體外交聯(lián)成束（actin bundle），加入破壞相分離的耳聾突變體Myo15deaf則會顯著抑制F-actin的成束。本項研究揭示了液-液相分離介導(dǎo)靜纖毛頂端復(fù)合物形成的分子機制，為進(jìn)一步闡明TCD促進(jìn)靜纖毛發(fā)育和相關(guān)耳聾的發(fā)病機制提供了新的理論基礎(chǔ)