解析人源钙离子稳态调节蛋白结构

[所属分类:新闻动态] [发布时间:2019-11-28] [发布人:] [阅读次数:] [返回]

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来自美国范安德尔学院（Van Andel Institute）吕魏和杜鹃课题组合作发表了题为The structures and gating mechanism of human calcium homeostasis modulator 2 的研究长文。该课题组通过Cryo-EM技术，解析了人源钙离子稳态调节蛋白2（Calcium homeostasis modulator 2, CALHM2）在无Ca2+活性状态以及钌红（RUR）结合的抑制状态下的结构，分辨率分别为3.3和2.7 Å。该工作揭示了CALHM2的结构和门控机制，为相关生理和药理学研究建立了夯实的基础。

作者通过全细胞电生理数据发现，在没有Ca2+的情况下，人源CALHM2会产生强大的电流。电流没有明显的电压依赖性，但是可以被Ca2+或RUR以电压依赖性方式抑制。为了阐明CALHM2的组装并了解构成通道门控的分子机制，他们使用cryo-EM技术解析了在EDTA（螯合钙离子）或拮抗剂RUR存在下的人源CALHM2通道结构。

最开始作者使用带GFP标签的目的蛋白收集数据，结果仅产生半通道颗粒。二维分类和重构建模显示出可能是GFP标签的模糊尾巴，而三维重构的分辨率也很低。当把GFP切割后的蛋白不仅改善了Cryo-EM图片质量，而且还以约1：1的比例显示了半通道和间隙连接颗粒，这代表了其大约的解离常数（Kd，约18 μmol）。在存在RUR的情况下，仅观察到半通道，而未观察到间隙连接。这些观察结果表明，C末端GFP标签和RUR的结合都可能影响对接位点的构象变化。

最终，作者解析了以EDTA作为半通道（EDTA-CALHM2 hemi）和间隙连接 （EDTA-CALHM2gap） 以及存在RUR（RUR-CALHM2）的情况的CALHM2结构，其分辨率分别为3.3、3.5和2.7Å（图1）。

对比不同状态的结构构象，作者提出了一种两段式门控机制（a two-section gating mechanism）。同时，他们还找到了RUR抑制CALHM2的原因，较为详细地阐述了CALHM2通道架构和对称性的原理，以及构成通道抑制的基础。该结构为理解CALHM家族的生理学和药理学机制奠定了坚实的基础。