研究闡釋細胞骨架調控分子機制

【資料簡介】

Ephrin-Eph信號通路通過調節下游Rho GTPase的活性調控細胞骨架動態變化，在神經發育及信號轉導和腫瘤轉移等過程發揮關鍵作用。Ephexin家族蛋白是Ephrin-Eph通路下游重要的RhoGEF，負責激活Rho GTPase，其可以選擇自抑制和激活的兩種構象狀態，但調控機制尚不明確。本項工作綜合運用生物化學、結構生物學和細胞生物學方法分別研究了Ephexin4的羧基端自抑制和雙重自抑制的三維結構信息。進一步研究發現，結合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象（圖1）。該工作為相關神經系統疾病和腫瘤的發病機制提供了可靠的結構闡釋。

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

靜纖毛是位于耳毛細胞頂部特化的毛狀結構，對于聽覺產生起關鍵的作用。靜纖毛頂端的電子致密區（tip complex density，TCD）是由多種蛋白質組成的高度致密的結構，主要組分包括Whirlin、Myo15、Eps8、LGN等，在調控靜纖毛的生長發育過程中起關鍵作用，但其組裝分子機制不清楚。本項工作研究了TCD復合物Whirlin-Myo15-Eps8間的相互作用，并解析了Whirlin-Myo15的復合物晶體結構。有趣的是，研究發現Whirlin在體外和細胞內均能自發地形成液-液相分離（liquid-liquid phase separation）。Eps8與Myo15能夠被Whirlin招募進入Whirlin相分離中，并且顯著促進相分離的形成（圖2）。頂端復合物形成的相分離能夠顯著促進F-actin在體外交聯成束（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-液相分離介導靜纖毛頂端復合物形成的分子機制，為進一步闡明TCD促進靜纖毛發育和相關耳聾的發病機制提供了新的理論基礎