真核細(xì)胞的核膜是由內(nèi)核膜和外核膜組成的雙層膜狀結(jié)構(gòu)，其可以分隔細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)，保護(hù)細(xì)胞核內(nèi)的遺傳物質(zhì)，并維持細(xì)胞正常活動(dòng)所需的機(jī)械特性。超過(guò)60種核膜蛋白定位于內(nèi)外核膜上，對(duì)修飾核膜以及保證核膜的完整性具有重要作用。進(jìn)化上高度保守的內(nèi)核膜蛋白SUN和外核膜蛋白KASH在核膜間隙相互作用，形成了一個(gè)跨越核膜并連接細(xì)胞骨架與細(xì)胞核骨架的分子橋梁。在細(xì)胞核內(nèi)，SUN蛋白與細(xì)胞核骨架蛋白相互作用，而在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，KASH蛋白與細(xì)胞骨架蛋白相連。核膜內(nèi)外SUN-KASH復(fù)合物的形成實(shí)現(xiàn)了跨核膜機(jī)械力的傳遞，為細(xì)胞核定位、染色體重構(gòu)以及端粒定位等重要生物學(xué)過(guò)程提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。SUN蛋白的SUN結(jié)構(gòu)域和KASH蛋白的KASH結(jié)構(gòu)域是形成SUN-KASH復(fù)合物的基本單元。除了SUN結(jié)構(gòu)域，SUN蛋白一般還含有coiled-coil (CC)結(jié)構(gòu)域，與SUN結(jié)構(gòu)域緊密串聯(lián)。前期研究表明，SUN蛋白的CC結(jié)構(gòu)域?qū)ψ陨?/span>SUN結(jié)構(gòu)域的活性具有調(diào)控作用，但調(diào)控的分子機(jī)制并不清楚。

12月10日，Structure 期刊在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所馮巍課題組的研究論文，題目為Coiled-coil domains of SUN proteins as intrinsic dynamic regulators，報(bào)道了細(xì)胞核膜蛋白SUN2（一種鼠源性SUN蛋白）CC結(jié)構(gòu)域?qū)ψ陨?/span>SUN結(jié)構(gòu)域活性調(diào)控的結(jié)構(gòu)機(jī)制。

在這項(xiàng)研究中，馮巍課題組解析了含有CC結(jié)構(gòu)域和SUN結(jié)構(gòu)域的不同SUN2片段的晶體結(jié)構(gòu)，并結(jié)合生物化學(xué)和細(xì)胞功能實(shí)驗(yàn)，對(duì)CC結(jié)構(gòu)域調(diào)控SUN結(jié)構(gòu)域的分子機(jī)制進(jìn)行了具體闡述。研究發(fā)現(xiàn)，SUN2含有的兩個(gè)CC結(jié)構(gòu)域（CC1和CC2）分別處于三聚體和單體的不同聚合狀態(tài)，并直接調(diào)控SUN結(jié)構(gòu)域活性。CC2-SUN單體結(jié)構(gòu)顯示，CC2形成一個(gè)三螺旋束狀結(jié)構(gòu)，并直接與SUN結(jié)構(gòu)域相互作用，使其處于非活性的單體狀態(tài)；而CC1三聚體結(jié)構(gòu)表明，CC1形成一個(gè)三聚化卷曲螺旋結(jié)構(gòu)，解除CC2的抑制作用，促使SUN結(jié)構(gòu)域三聚化，使其處于活性的三聚體狀態(tài)。因此，SUN2的兩個(gè)CC結(jié)構(gòu)域可以作為自身動(dòng)態(tài)調(diào)控因子分別介導(dǎo)SUN結(jié)構(gòu)域活性的抑制和激活。

馮巍組的博士生聶斯和助理研究員柯慧敏為文章的共同*作者，研究員馮巍為通訊作者。該研究得到科技部“973”項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。

細(xì)胞核膜蛋白SUN2的coiled-coil結(jié)構(gòu)域?qū)ζ浠钚赃M(jìn)行調(diào)控的工作模型