解析細胞中機動蛋白6運動模式

Cell：解析細胞中機動蛋白6運動模式
細胞突變可引起失明、失聰以至癌癥等不同的致命病征或身體殘缺，過往科學家已發(fā)現(xiàn)，細胞突變往往源于細胞內出現(xiàn)錯誤的運動方式，但對于具體情況卻所知不多，更遑論如何作治療。 香港科技大學生物化學系講座教授張明杰與其研究團隊，對人體細胞內用以運輸蛋白質的一種重要的“機動蛋白6(Myosin VI)”進行了長達8年的研究，終于成功找到其運動模式，成為細胞生化學的重大突破。研究團隊指，掌握“機動蛋白6”運動模式是糾正變異細胞的關鍵，未來更有機會發(fā)現(xiàn)所有相關疾病的根治方法。
細胞內的蛋白質包含細胞所需要的營養(yǎng)、生長因子、信號肽、離子等，是確保細胞健康、人體正常運作的重要物質。張明杰介紹稱，細胞內有多種負責運輸蛋白質的“機動蛋白”，但是絕大部分的“機動蛋白”都是往同一方向運行，只有“機動蛋白6”是往相反方向走，“蛋白質可以循環(huán)再用，因此需要有運輸器將它們來回的雙向運送，所以在‘機動蛋白’中，‘機動蛋白6’是特別重要的?！?br> 張明杰與余聰、馮巍和魏志毅等多人組成的團隊又發(fā)現(xiàn)，“機動蛋白6”的運作模式，是由其承載的蛋白質的用途所決定，“有的蛋白質需要運送至細胞的另一處，便會促使‘機動蛋白6’長出兩條‘腿’，將蛋白質穩(wěn)妥地護送至目的地；有的蛋白質是‘機動蛋白’正停留的地點使用，那么后者就毋須長出‘腿’了?！睆埫鹘苤赋?，能否將蛋白質輸送至目的地，是決定細胞能否正常工作的前提，若運輸失敗便會令細胞生成變化，有可能導致遺傳性失明、失聰，甚至癌癥等不同病變。
有關研究于8年前已開展，但頭3年進展不大，至04年組織新團隊后，經過余聰等人進行了超過1萬次的實驗后，終于通過將“機動蛋白6”放在透明晶體內培養(yǎng)的方法，于顯微鏡中觀察到它的具體結構，從而摸索出整個運動模式。
科大的新發(fā)現(xiàn)，亦將對未來醫(yī)療科學的發(fā)展影響深遠。張明杰指，掌握“機動蛋白6”的正常運作模式后，日后科學家便有機會糾正各種引起細胞突變的錯誤運動方式，其團隊當前正對耳聾癥狀相關細胞突變展開研究，并透露已獲很大進展，他充滿信心地說：“問題搞清楚了，耳聾的人便有機會完全恢復聽力！”
不過張明杰坦言，雖然他們已為相關研究奠定重要基礎，但人類疾病始終是由各種類的細胞變化所決定的，“機動蛋白”僅是當中較為重要的一種，因此未來還需要對更多引起疾病的蛋白種類進行研究。有關研究成果亦剛在上周五出版的生命科學界權威學術期刊《細胞》中刊出，廣獲世界重視。
推薦原始出處：
Cell, Volume 138, Issue 3, 537-548, 7 August 2009 doi:10.1016/j.cell.2009.05.030
Myosin VI Undergoes Cargo-Mediated Dimerization
Cong Yu1,3,Wei Feng1,3,Zhiyi Wei1,Yohei Miyanoiri1,Wenyu Wen1,Yanxiang Zhao2andMingjie Zhang1,,
1 Department of Biochemistry, Molecular Neuroscience Center, Hong Kong University of Science and Technology, Clear Water Bay, Kowloon, Hong Kong
2 Department of Applied Biology and Chemical Technology, Hong Kong Polytechnic University, Hung Hom, Kowloon, Hong Kong
Myosin VI is the only known molecular motor that moves toward the minus ends of actin filaments; thus, it plays unique roles in diverse cellular processes. The processive walking of myosin VI on actin filaments requires dimerization of the motor, but the protein can also function as a nonprocessive monomer. The molecular mechanism governing the monomer-dimer conversion is not clear. We report the high-resolution NMR structure of the cargo-free myosin VI cargo-binding domain (CBD) and show that it is a stable monomer in solution. The myosin VI CBD binds to a fragment of the clathrin-coated vesicle adaptor Dab2 with a high affinity, and the X-ray structure of the myosin VI CBD in complex with Dab2 reveals that the motor undergoes a cargo-binding-mediated dimerization. The cargo-binding-induced dimerization may representa general paradigm for the regulation of processivity for myosin VI as well as other myosins, including myosin VII and myosin X.