中国学者12月参与发表多篇Nature文章-自主发布-资讯-生物在线

中国学者12月参与发表多篇Nature文章

作者：上海源叶生物科技有限公司 2014-12-30T13:28 (访问量:3015)

12月中国学者参与的多项研究在Nature杂志及其重要子刊上发表，其中主要包括目前已知最大离子通道Ryanodine受体RyR1的三维结构，赋予玉米丝黑穗病（Head smut）数量抗性的激酶，同卵双胞胎的全血DNA甲基化图谱等。
首次来自清华大学医学院的颜宁研究组与生命学院施一公研究组、以及英国MRC分子生物学实验室Sjors Scheres研究组合作，揭示了目前已知最大离子通道Ryanodine受体RyR1的三维结构，为理解其功能提供了重要线索。
钙离子是生命体中最为丰富的阳离子之一，也是细胞信号传导中重要的第二信使，参与调控肌肉收缩、细胞分泌、神经信号传递等重要生命过程。在正常情况下，细胞质中的钙离子浓度维持在100 nM左右的低浓度，而内质网（或肌肉组织肌质网）中的钙离子浓度却高达mM级，是细胞内的“钙库”。在肌肉细胞中，当细胞外或者肌质网中的钙离子释放到细胞质时，会引发肌肉的收缩反应。这一过程称为肌肉兴奋收缩偶联，是骨骼肌及心肌运动的分子基础。而负责将钙离子从肌质网快速大量释放到胞浆中的是一种称作Ryanodine受体（Ryanodine Receptor，简称RyR）的高通量钙离子通道。
颜宁研究组、施一公研究组与英国MRC的Sjors Scheres教授合作，摸索了新的蛋白纯化策略，获得优质的蛋白样品，利用单颗粒冷冻电镜方法，成功解析了兔源的RyR1蛋白与其抑制蛋白FKBP12的复合物三维结构。该结构总体分辨率达到了3.8Å，其中负责离子运输的跨膜区分辨率甚至超过3.5 Å，可以准确搭建原子结构模型。
兔源RyR1每个单体包含5037个氨基酸，其中3000多个氨基酸的原子坐标获得解析。除去之前已经获得的三个可溶区结构域片段，该电镜结构首次揭示了跨膜区（每个单体含有近500个氨基酸）、以及可溶区中三个全新结构域的接近原子分辨率三维结构。RyR1的结构整体呈现四次对称的金字塔形状。其跨膜区具有类似于电压门控离子通道的折叠特点，但还有额外的结构域以实现对通道开闭状态的调控。跨膜区的高分辨率及高质量密度揭示了RyR1识别钙离子的机理及其高通量运输钙离子的分子基础。整体结构分析显示了庞大的细胞质结构域的层级结构组织特征以及调控通道开关的可能机制。该研究对于肌肉-收缩偶联以及与之相关的疾病的认识也具有重要的意义，也为治疗相关疾病提供了重要的结构线索。

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