结构速递 | 一周“结构”要览 VOL.93(12.11~12.17)
上周发布了哪些“结构”文章？又取得了哪些科研进展？
结构速递栏目以每周“结构”相关领域刊文为主题，梳理一周结构发文大事记，“结构速递”为您传递最新、最快、最权威的结构资讯。
2023.12.11~2023.12.17
CNS刊登文章
01
Nature
2023/12/11
1.“SlyB encapsulates outer membrane proteins
in stress-induced lipid nanodomains”
革兰氏阴性菌的外膜（OM）由一个不对称的磷脂-脂多糖双分子层组成，双分子层紧密地包裹着β-桶蛋白（OMP）和脂蛋白。这种双分子层的结构和组成受到密切监测，对细胞的完整性和存活至关重要。
来自比利时VIB-VUB结构生物学中心Han Remaut团队发现PhoPQ应激调节子中的脂蛋白SlyB与外膜蛋白质组形成稳定的应激诱导复合物。SlyB由10kDa周质β-三明治结构域和甘氨酸拉链结构域组成，该结构域形成具有离散磷脂和脂多糖结合位点的跨膜α-螺旋发夹。在脂质不对称性丧失后，SlyB寡聚成环状跨膜复合物，将β-桶蛋白封装到大小可变的脂质纳米结构域中。研究人员发现在抗菌肽或急性阳离子短缺导致LPS不稳定的过程中，slib纳米结构域的形成是必不可少的，在缺乏功能性SlyB的情况下，这种情况会导致OMP的损失和OM屏障功能的损害。总之，这一数据揭示了SlyB是一种参与细胞包膜蛋白稳定和完整性的区室化跨膜保护蛋白，并表明SlyB代表了一个更大的广泛保守（脂）蛋白家族，具有能够形成脂质纳米结构域的2TM甘氨酸拉链结构域。
原文链接
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06925-5
2023/12/11
囊泡单胺转运蛋白2 (VMAT2)在突触前囊泡中积累单胺并进行储存和胞外释放，在单胺能神经传递中起重要作用。单胺能系统的功能障碍导致许多神经和精神疾病，包括帕金森病、多动运动障碍和抑郁症。利血平和丁苯那嗪抑制VMAT2分别可缓解高血压和亨廷顿病的症状。
来自中国科学院物理研究所姜道华团队和赵岩团队合作解析了人类VMAT2与血清素和三种临床药物在3.5-2.8 Å下络合的冷冻电镜结构，展示了VMAT2转运和抑制的结构基础。利血平和酮色林占据底物结合口袋，分别将VMAT2锁定在面向细胞质和面向管腔的状态，而丁苯那嗪则在VMAT2特异性口袋中结合，并将VMAT2锁定在闭塞状态。此外，三种不同状态下的结构揭示了VMAT2传输周期的结构基础。本研究为了解VMAT2的底物识别、转运、药物抑制和药理学机制奠定了结构基础，同时为合理设计潜在的治疗方法提供了线索。
原文链接
2023/12/14
3.“Structures, functions, and adaptations of the human LINE-1 ORF2 protein”
LINE-1 (L1)逆转录转座子是一种古老的遗传寄生虫，它通过其多功能酶——开放阅读框2蛋白(ORF2p)催化的“复制-粘贴”机制，编写了大约三分之一的人类基因组。ORF2p逆转录酶(RT)和内切酶活性与癌症，自身免疫和衰老的病理生理有关，使ORF2p成为潜在的治疗靶点。然而，缺乏结构和机制方面的知识阻碍了合理利用它的努力。
来自美国波士顿马萨诸塞州总医院的Martin S. Taylor课题组通过x射线晶体学和冷冻电镜报道了人类ORF2p“核心”(残基238-1061，包括RT域) 在多种构象状态下的结构。结构分析揭示了两个新的折叠域、与RNA模板的广泛接触，以及与L1复制周期的独特方面有关的适应性。计算出的整体结构模型显示出全长ORF2p呈现动态闭合环状构象，在反转录过程中似乎会打开。研究者研究了ORF2p RT抑制并揭示了其潜在的结构基础。成像和生化分析显示，非典型的细胞质ORF2p RT活性可以产生RNA:DNA杂交体，通过cGAS/STING激活天然免疫信号，导致干扰素产生。与逆转录病毒RT不同，L1 RT可以由短RNA和发夹结构高效引发，这可能解释了细胞质引发的原因。额外的生化活动，包括过程性、DNA指导的聚合、非模板加成和模板转换，使得能够提出更新的L1插入模型。最后，进化分析揭示了ORF2p与其他RNA和DNA依赖性聚合酶之间的结构保守性。因此，本文为L1聚合和插入提供了关键的机制洞察，揭示了L1的进化历史，并使针对L1的合理药物开发成为可能。
原文链接
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06947-z
2023/12/14
4.“Template and target site recognition by human LINE-1 in retrotransposition”
长穿插重复元件-1（L1）反转录转座子几乎生成了人类基因组的三分之一，并作为遗传多样性和人类疾病的活跃来源。L1通过靶引逆转录(TPRT)的机制传播，其中编码酶(ORF2p)切割目标DNA以启动其自身或非自身RNAs2的逆转录。
来自美国加州大学伯克利分校的Kathleen Collins和Akanksha Thawani以及美国劳伦斯伯克利国家实验室的Eva Nogales合作纯化了全长L1 ORF2p，并用模板RNA和靶点DNA生化重组了强效的TPRT。本文报道了人类L1 ORF2p与结构化模板RNA结合并启动cDNA合成的冷冻电镜结构。模板多腺苷通道以序列特异性的方式被五个不同的结构域识别。其中，一个新的RNA结合域使模板骨架弯曲，以便RNA发夹茎与L1 ORF2p c端片段接合。此外，结构和生化重组证明了一个令人惊讶的目标位点要求:L1 ORF2p依赖于上游单链DNA在内切酶活性位点定位相邻的双链，以切割较长的DNA链，单个缺口产生交错的DNA断裂。本研究为人类基因组中正在进行的转座子机制提供了关键的见解，并为基因治疗的反转录转座子蛋白的工程提供了信息。
原文链接
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06933-5
02
Cell
2023/12/14
“Snapshot of the cannabinoid receptor 1-arrestin complex unravels the biased signaling mechanism”
大麻激活大麻素受体1 (CB1)，通过Gi和β-抑制素信号（β-arrestin）通路产生镇痛和情绪调节作用，同时也产生不利影响。然而，由于缺乏对β-抑制蛋白-1 (βarr1)偶联机制和信号偏倚的了解，阻碍了靶向CB1的药物开发。
来自浙江大学医学院李晓明教授课题组、张岩教授课题组解析了CB1-βarr1复合物与合成大麻素MDMB-Fubinaca (FUB)结合的高分辨率冷冻电镜结构，揭示了与Gi蛋白复合物相比，传感器口袋和配体结合位点的显着差异。βarr1占据更宽的传感器口袋，促进TM6向外移动和独特的双拨动开关重排，而FUB采用不同的姿势，插入比Gi偶联状态更深，表明正构结合口袋与伴侣蛋白位点之间存在变构相关。综上所述，本研究揭示了CB1信号偏倚的分子机制，促进了CB1激动剂的开发。
原文链接
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)01267-9
Science
本周无
2023.12.11~2023.12.17
子刊刊登文章
01
Molecular Cell
12.12
1.“Bacterial ligases reveal fundamental principles of polyubiquitin specificity”
12.13
2.“Assembly-mediated activation of the SIR2-HerA supramolecular complex for anti-phage defense”
12.15
3.“Phage anti-CBASS protein simultaneously sequesters cyclic trinucleotides and dinucleotides”
02
Nature Structural & Molecular Biology
12.12
1.“Talin and kindlin use integrin tail allostery and direct binding to activate integrins”
12.12
03
Nature Communications
12.11
1.“Conformational plasticity of RAS Q61 family of neoepitopes results in distinct features for targeted recognition”
12.11
2. “Nearly complete structure of bacteriophage DT57C reveals architecture of head-to-tail interface and lateral tail fibers”
12.12
3. “CENP-A and CENP-B collaborate to create an open centromeric chromatin state”
12.12
4.“The assembly of the Mitochondrial Complex I Assembly complex uncovers a redox pathway coordination”
12.12
5. “A unified Watson-Crick geometry drives transcription of six-letter expanded DNA alphabets by E. coli RNA polymerase”
12.12
6.“ZNF524 directly interacts with telomeric DNA and supports telomere integrity”
12.13
7.“Molecular mechanism of phospholipid transport at the bacterial outer membrane interface”
12.14
8.“Molecular basis for proofreading by the unique exonuclease domain of Family-D DNA polymerases”
12.14
9.“Molecular basis and cellular functions of vinculin-actin directional catch bonding"
12.14
10.“Molecular basis for proofreading by the unique exonuclease domain of Family-D DNA polymerases”
12.14
11. “A computational toolbox for the assembly yield of complex and heterogeneous structures”
12.14
12. "Structures revealing mechanisms of resistance and collateral sensitivity of Plasmodium falciparum to proteasome inhibitors"
12.14
13."ERK2-topoisomerase II regulatory axis is important for gene activation in immediate early genes"
12.15
14. "A single C-terminal residue controls SARS-CoV-2 spike trafficking and incorporation into VLPs"
04
Science Advances
12.15
“Cryo-EM structure of influenza helical nucleocapsid reveals NP-NP and NP-RNA interactions as a model for the genome encapsidation”
Cell Research
本周无
作者 | 谭佳鑫
审稿 | 肖媛
责编 | 囡囡
设计、排版 | 可洲
微信号：FRCBS-THU
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