利用冷冻电子显微学研究Vps4寡聚体及其与底物形成的复合体的结构和分子机理
批准号:
31670746
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
孙珊
依托单位:
学科分类:
结构生物学
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘德生、李琳、杨帆、密晨琛、谢静
中文摘要
ESCRT-III复合物和I型AAA+ ATPase酶Vps4介导膜远离细胞质方向的形变,参与细胞内多种重要的生命活动,如多囊体的形成、病毒的出芽、细胞分裂、细胞膜的损伤修复等。它们的缺陷引起多种人类疾病,包括神经退行性疾病和癌症等。然而,它们发挥作用的机理却知之甚少。Vps4在辅助因子Vta1的帮助下结合ATP形成稳定的寡聚体,并利用水解ATP产生的能量将ESCRT-III多聚体解开成单体循环利用。目前Vps4寡聚体及其与底物形成的复合体的结构信息非常匮乏,限制了对ESCRT系统的认识和应用。本项目拟利用冷冻电子显微学对Vta1-Vps4复合物及其结合了模型底物Vps24-2嵌合蛋白的复合物的结构进行解析,并在此基础上对复合物中各成分之间的相互作用进行研究, 从而为阐明Vps4蛋白解聚ESCRT-III复合体的分子机制提供重要信息,同时更深入理解I型AAA+ ATPase酶的工作机制。
英文摘要
ESCRT-III complex and Vps4, a type-I AAA+ ATPase, mediate membrane budding away from the cytosol. They are involved in many important biological processes including the biogenesis of multivesicular bodies, the budding of HIV-1 and other viruses from the plasma membrane of infected cells, the membrane abscission step in cytokinesis, and the repair of plasma membrane wounds, etc. Their defects are involved in human diseases including neurodegeneration and cancer. However, the molecular mechanisms of ESCRT-III/Vps4-dependent membrane remodelling are only partially understood. In the cell, with the help of the cofactor Vta1, Vps4 assembles into a higher order oligomer upon binding with ATP, and utilizes the energy from ATP hydrolysis to disassemble ESCRT-III polymer, making individual ESCRT-III subunits available for recycling. The lack of structural information of Vps4 oligomer and its complex with the substrate limited our understanding of the ESCRT system and the application base on it. The purpose of this proposal is to reveal the structures of the Vta1-Vps4 complex and its complex with the model substrate of the MBP-Vps24-2 chimeric protein by using cryo-electron microscopy and to elucidate the interactions among the component proteins in complexes. Our research will provide important insights into the understanding of the mechanism of the ESCRT-III polymer disassembly by Vps4, and the knowledge of how the type-I AAA+ ATPase functions.
ESCRT-III复合物和I型AAA+ ATPase酶Vps4介导膜远离细胞质方向的形变,参与细胞内多种重要的生命活动,它们的缺陷引起多种人类疾病,然而,它们发挥作用的机理却知之甚少。Vps4在辅助因子Vta1的帮助下结合ATP形成稳定的寡聚体,并利用水解ATP产生的能量将ESCRT-III多聚体解开成单体循环利用。在本项目的支持下,我们利用冷冻电镜解析了Vps4-Vta1复合体的结构,分辨率为4.2埃,进一步的生化和单分子实验表明Vta1能显著提高被ESCRT-III招募的Vps4活性形式寡聚体的数量,从而提高Vps4解聚ESCRT-III的能力。为了进一步研究Vps4解聚底物的分子机制,我们选取模型底物Vps24-2嵌合蛋白进行研究,解析了Vps24-2嵌合蛋白自组装形成的纤丝的结构,分辨率达到3.48 Å,在结构的基础上我们分析了纤丝的组装方式。为了获得Vps4和底物的结合信息,我们通过大量实验条件的筛选最终获得了稳定的Vta1-Vps4-substrate复合体。该复合体结构的解析,以及Vps4-Vta1复合体和Vps24-2纤丝的结构将为阐明Vps4蛋白解聚ESCRT-III复合体的分子机制提供重要信息,同时更深入理解I型AAA+ ATPase酶的工作机制。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Structure of phycobilisome from the red alga Griffithsia pacifica
红藻 Griffithsia pacifica 藻胆体的结构
DOI:
10.1038/nature24278
发表时间:
2017-11-02
期刊:
NATURE
影响因子:
64.8
作者:
[Zhang, Jun, Ma, Jianfei, Sui, Sen-Fang]
通讯作者:
Sui, Sen-Fang
Mechanistic insights into the SNARE complex disassembly
SNARE 复杂拆卸的机制见解
DOI:
10.1126/sciadv.aau8164
发表时间:
2019-04-01
期刊:
SCIENCE ADVANCES
影响因子:
13.6
作者:
[Huang, Xuan, Sun, Shan, Sui, Sen-Fang]
通讯作者:
Sui, Sen-Fang
Cryo-EM structures of the ATP-bound Vps4(E233Q) hexamer and its complex with Vta1 at near-atomic resolution.
ATP 结合的 Vps4(E233Q) 六聚体及其与 Vta1 复合物的近原子分辨率冷冻电镜结构
DOI:
10.1038/ncomms16064
发表时间:
2017-07-17
期刊:
Nature communications
影响因子:
16.6
作者:
[Sun S, Li L, Yang F, Wang X, Fan F, Yang M, Chen C, Li X, Wang HW, Sui SF]
通讯作者:
Sui SF
膜融合介导的细胞器互作关键分子机器20S的工作机制研究
-
批准号:91954118
-
项目类别:重大研究计划
-
资助金额:82.0万元
-
批准年份:2019
-
负责人:孙珊
-
依托单位:
利用纳米盘技术结合电子显微学方法研究20S复合体的结构与功能
-
批准号:31400632
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:25.0万元
-
批准年份:2014
-
负责人:孙珊
-
依托单位:
国内基金
海外基金