结构速递 | 一周“结构”要览 VOL.107(3.18~3.24)
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上周发布了哪些“结构”文章？又取得了哪些科研进展？
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2024.3.18~2024.3.24
CNS刊登文章
01
Nature
2024/3/18
01
“Structural insights into vesicular monoamine storage and drug interactions”
囊泡单胺储存和药物相互作用的结构见解
生物单胺是协调神经、内分泌和免疫功能的重要递质，通过VMAT储存在分泌囊泡中，以控制数量释放。利用质子反向运输，VMAT可将单胺富集约10000倍，并封存神经毒性物质以保护神经元。许多治疗药物和成像剂都以VMAT为靶点，用于治疗和监测神经退行性疾病、高血压和药物成瘾。然而，这些作用的结构机制仍然难以捉摸。
来自华盛顿大学圣路易斯分校的栗卫凯和明尼苏达大学霍尔梅尔研究所的刘斌合作揭示囊泡单胺储存和药物相互作用的结构见解。研究人员报告了人类囊泡单胺转运体（VMAT）1与四种单胺、诱发帕金森氏症的MPP+、精神兴奋剂苯丙胺以及降压药物利血平结合的八种冷冻电镜结构。利血平的结合捕获了一种细胞质开放构象，而其他结构则显示了一种通过广泛的门控相互作用而稳定的管腔开放构象。向这种腔隙开放状态的有利转变有助于单胺类物质的积累，而质子化则促进了细胞质开放状态的转变，同时阻止了单胺类物质的结合，从而避免了意外消耗。单胺和神经毒物共享一个结合袋，该结合袋具有极性位点以实现特异性，并具有手腕和拳头形状以实现多功能性。这个口袋的变化解释了整个SLC18家族对底物的偏好。总之，这些结构见解和辅助功能研究阐明了囊泡单胺转运的机制，为开发治疗神经退行性疾病和药物滥用的新型疗法奠定了基础。
原文链接
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07290-7
2024/3/20
02
“Cryo-EM structures of RAD51 assembled on nucleosomes containing a DSB site”
在含有DSB位点的核小体上组装的RAD51的冷冻电镜结构
RAD51是真核生物减数分裂重组和有丝分裂修复DSB所需的核心重组酶。然而，RAD51在染色质中的DSB位点上发挥作用的机制一直难以捉摸。
来自日本东京大学Hitoshi Kurumizaka研究团队解析出组装在含DSB位点核小体上的RAD51冷冻电镜结构。研究人员报告了人类RAD51核小体复合物的冷冻电镜结构，其中RAD51形成环状和丝状构象。在环状形态中，RAD51原体的N端叶域（NLD）排列在RAD51环的外侧，并直接与核小体DNA结合。L1环和L2环面向RAD51环中心孔的活性中心，从而识别包含双链DNA断裂（DSB）位点的核小体连接DNA。在丝状形式中，核小体DNA被RAD51丝状延伸部分剥离，核小体近端RAD51原基的NLD与剩余的核小体DNA和组蛋白结合。影响RAD51 NLD的核小体结合残基的突变会减少核小体结合，但几乎不影响体外DNA结合。同样，具有相应突变的酵母Rad51突变体在体内的DNA修复中也存在严重缺陷。这些结果揭示了RAD51 NLD的一种意想不到的功能，并解释了RAD51与核小体结合、识别DSB并在染色质中形成活性丝的机制。
原文链接
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07196-4
2024/3/20
03
“Structure and assembly of a bacterial gasdermin pore”
细菌gasdermin蛋白孔道的结构和组装
在病原体感染时，gasdermin（GSDM）会形成膜孔，从而诱导宿主细胞的死亡过程，即所谓的“焦亡”。研究人类和小鼠GSDM孔已经揭示了由24到33个蛋白聚合物组成的组装的功能和结构，但膜靶向和GSDM孔形成的机制和进化起源尚不清楚。
来自美国哈佛医学院Philip J. Kranzusch 和Alex G. Johnson合作解析了细菌GSDM（bGSDM）孔的结构，并定义了一种保守的孔组装机制。研究人员对一组bGSDM进行了工程化，以进行特定位点的蛋白水解活化，结果表明，不同的bGSDM形成了不同大小的孔，范围从较小的类哺乳动物样聚合物到包含超过50个蛋白聚合物的异常大的孔。研究人员确定了一种处于活跃的“slinky”状低聚构象中的Vitiosangium bGSDM冷冻电镜结构，并分析了原生脂质环境中的bGSDM孔，从而创建了一个完整的52聚体bGSDM孔的原子级模型。
结合结构分析、分子动力学模拟和细胞检测，这些结果支持GSDM孔组装的分步模型，并表明共价结合的棕榈酰可以在跨膜β链区域形成之前离开疏水鞘并插入膜中。这些结果揭示了自然界中GSDM孔的多样性，并解释了一种古老的翻译后修饰在使宿主细胞程序性死亡中的功能。
原文链接
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07216-3
02
Science
2024/3/22
01
“Structure and function of the Arabidopsis ABC transporter ABCB19 in brassinosteroid export”
拟南芥ABC转运体ABCB19在油菜素内酯输出中的结构和功能
油菜素甾醇是类固醇植物激素，可调节植物的生长发育和生理机能，包括适应环境胁迫。油菜素甾醇在细胞内部合成，但与细胞表面的受体结合，因此需要一种尚未确定的输出机制。
来自中国科学技术大学刘欣、孙林峰和比利时根特大学Eugenia Russinova研究人员合作揭示了拟南芥ABC转运体ABCB19在油菜素甾醇输出中的结构和功能。研究人员发现ATP结合盒（ABC）转运体超家族的一个成员ABCB19具有油菜素甾醇转运体的功能。研究人员展示了它在底物未结合和油菜素甾醇结合两种状态下的结构。生物活性油菜素甾醇是ABCB19 ATP水解活性的强效激活剂，转运实验表明ABCB19能转运油菜素甾醇。在拟南芥中，ABCB19及其近缘同源物ABCB1能主动调节油菜素甾醇的反应。这些研究结果揭示了一种难以捉摸的生物活性油菜素甾醇输出机制，该机制与油菜素甾醇信号传导密切协调。
原文链接
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj4591
03
Cell
2024/3/20
01
“Transport mechanism and pharmacology of the human GlyT1”
人GlyT1的转运机制及药理学研究
甘氨酸转运蛋白1 (GlyT1)通过从突触间隙中去除甘氨酸，在抑制性和兴奋性神经传递的调节中起着至关重要的作用。鉴于其与谷氨酸/甘氨酸共激活的NMDA受体(NMDARs)密切相关，GlyT1已成为治疗精神分裂症的中心靶点，精神分裂症通常与功能低下的NMDARs有关。
来自中国科学院生物物理研究所赵岩研究团队报道了GlyT1与底物甘氨酸和药物ALX-5407、SSR504734和PF-03463275结合的冷冻电镜结构。这些结构在转运循环的三个基本构象状态下被捕获：向外开放、闭合和向内开放，使他们能够阐明与甘氨酸再摄取相关的构象变化的全面蓝图。此外，该课题组人员确定了三个特定的容纳药物的口袋，为其抑制机制和选择性的结构基础提供了清晰的见解。总的来说，这些结构提供了对基础和抗精神分裂症药物的转运机制和识别的重要见解，它们为设计治疗精神分裂症的小分子提供了平台。
原文链接
https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(24)00228-9
2024.3.18~2024.3.24
子刊刊登文章
01
Cell Research
3.19
1. “Substrate and drug recognition mechanisms of SLC19A3”
SLC19A3的底物和药物识别机制
02
Molecular Cell
3.24
1. “A unique chaperoning mechanism in class A JDPs recognizes and stabilizes mutant p53”
A JDPs的一种独特的伴侣机制识别和稳定突变的p53
03
Nature Structural & Molecular Biology
本周无
04
Nature Communications
3.18
1. “Cryo-EM structures of type IV pili complexed with nanobodies reveal immune escape mechanisms”
与纳米抗体复合的IV型纤毛的冷冻电镜结构揭示了免疫逃逸机制
3.19
2. “Structure of orthoreovirus RNA chaperone σNS, a component of viral replication factories”
正交重组病毒RNA伴侣σNS的结构，一种病毒复制工厂的组成部分
3.19
3. “RAPP-containing arrest peptides induce translational stalling by short circuiting the ribosomal peptidyltransferase activity”
含有rapp的阻滞肽通过短路核糖体肽基转移酶活性诱导翻译停滞
3.19
4. “The SecM arrest peptide traps a pre-peptide bond formation state of the ribosome”
SecM逮捕肽困住了核糖体的一个前肽键形成状态
3.19
5. “Two DOT1 enzymes cooperatively mediate efficient ubiquitin-independent histone H3 lysine 76 tri-methylation in kinetoplastids”
两种 DOT1 酶协同介导动质体中高效的不依赖泛素的组蛋白 H3 赖氨酸 76 三甲基化
3.19
6. “Legionella metaeffector MavL reverses ubiquitin ADP-ribosylation via a conserved arginine-specific macrodomain”
军团菌元效应器 MavL 通过保守的精氨酸特异性宏结构域逆转泛素 ADP 核糖基化
3.20
7. “Structure of an open KATP channel reveals tandem PIP2 binding sites mediating the Kir6.2 and SUR1 regulatory interface”
开放 KATP 通道的结构揭示了介导 Kir6.2 和 SUR1 调节界面的串联 PIP2 结合位点
3.20
8. “Structural basis of ligand recognition and design of antihistamines targeting histamine H4 receptor”
配体识别的结构基础和针对组胺H4受体的抗组胺药的设计
3.20
9. “Structure of antiviral drug bulevirtide bound to hepatitis B and D virus receptor protein NTCP”
抗病毒药物bulevirtide结合乙型和丁型肝炎病毒受体蛋白NTCP的结构
3.20
10. “The evolutionary origin of naturally occurring intermolecular Diels-Alderases from Morus alba”
来自桑树的天然分子间Diels-Alderases的进化起源
3.20
11. “A structure-based designed small molecule depletes hRpn13Pru and a select group of KEN box proteins”
基于结构设计的小分子消耗 hRpn13Pru 和一组选定的 KEN 盒蛋白
3.21
12. “An OLD protein teaches us new tricks: prokaryotic antiviral defense”
一种古老的蛋白质教给我们新的技巧：原核抗病毒防御
3.22
13. “Structural basis for peroxidase encapsulation inside the encapsulin from the Gram-negative pathogen Klebsiella pneumoniae”
革兰氏阴性病原体肺炎克雷伯菌封装蛋白内封装过氧化物酶的结构基础
3.22
14. “Structure of the human Bre1 complex bound to the nucleosome”
与核小体结合的人类Bre1复合物的结构
3.23
15. “Myosin-binding protein C regulates the sarcomere lattice and stabilizes the OFF states of myosin heads”
肌球蛋白结合蛋白C调节肌节晶格并稳定肌球蛋白头的关闭状态
3.23
16. “Activation of the insulin receptor by insulin-like growth factor 2”
胰岛素样生长因子2激活胰岛素受体
05
Science Advances
3.20
1. “Molecular basis for substrate transport of Mycobacterium tuberculosis ABC importer DppABCD”
结核分枝杆菌ABC转运体DppABCD底物转运的分子基础
3.20
2. “In situ structural insights into the excitation-contraction coupling mechanism of skeletal muscle”
骨骼肌兴奋-收缩耦合机制的原位结构见解
作者 | 谭佳鑫
审稿 | 肖媛
责编 | 囡囡
设计、排版 | 可洲 雨萱
微信号：FRCBS-THU
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