解析細(xì)胞中機(jī)動(dòng)蛋白6運(yùn)動(dòng)模式

Cell：解析細(xì)胞中機(jī)動(dòng)蛋白6運(yùn)動(dòng)模式
細(xì)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(xué)家已發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞突變往往源于細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)錯(cuò)誤的運(yùn)動(dòng)方式，但對(duì)于具體情況卻所知不多，更遑論如何作治療。 香港科技大學(xué)生物化學(xué)系講座教授張明杰與其研究團(tuán)隊(duì)，對(duì)人體細(xì)胞內(nèi)用以運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的一種重要的“機(jī)動(dòng)蛋白6(Myosin VI)”進(jìn)行了長達(dá)8年的研究，終于成功找到其運(yùn)動(dòng)模式，成為細(xì)胞生化學(xué)的重大突破。研究團(tuán)隊(duì)指，掌握“機(jī)動(dòng)蛋白6”運(yùn)動(dòng)模式是糾正變異細(xì)胞的關(guān)鍵，未來更有機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)所有相關(guān)疾病的根治方法。
細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)包含細(xì)胞所需要的營養(yǎng)、生長因子、信號(hào)肽、離子等，是確保細(xì)胞健康、人體正常運(yùn)作的重要物質(zhì)。張明杰介紹稱，細(xì)胞內(nèi)有多種負(fù)責(zé)運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的“機(jī)動(dòng)蛋白”，但是絕大部分的“機(jī)動(dòng)蛋白”都是往同一方向運(yùn)行，只有“機(jī)動(dòng)蛋白6”是往相反方向走，“蛋白質(zhì)可以循環(huán)再用，因此需要有運(yùn)輸器將它們來回的雙向運(yùn)送，所以在‘機(jī)動(dòng)蛋白’中，‘機(jī)動(dòng)蛋白6’是特別重要的。”
張明杰與余聰、馮巍和魏志毅等多人組成的團(tuán)隊(duì)又發(fā)現(xiàn)，“機(jī)動(dòng)蛋白6”的運(yùn)作模式，是由其承載的蛋白質(zhì)的用途所決定，“有的蛋白質(zhì)需要運(yùn)送至細(xì)胞的另一處，便會(huì)促使‘機(jī)動(dòng)蛋白6’長出兩條‘腿’，將蛋白質(zhì)穩(wěn)妥地護(hù)送至目的地；有的蛋白質(zhì)是‘機(jī)動(dòng)蛋白’正停留的地點(diǎn)使用，那么后者就毋須長出‘腿’了。”張明杰指出，能否將蛋白質(zhì)輸送至目的地，是決定細(xì)胞能否正常工作的前提，若運(yùn)輸失敗便會(huì)令細(xì)胞生成變化，有可能導(dǎo)致遺傳性失明、失聰，甚至癌癥等不同病變。
有關(guān)研究于8年前已開展，但頭3年進(jìn)展不大，至04年組織新團(tuán)隊(duì)后，經(jīng)過余聰?shù)热诉M(jìn)行了超過1萬次的實(shí)驗(yàn)后，終于通過將“機(jī)動(dòng)蛋白6”放在透明晶體內(nèi)培養(yǎng)的方法，于顯微鏡中觀察到它的具體結(jié)構(gòu)，從而摸索出整個(gè)運(yùn)動(dòng)模式。
科大的新發(fā)現(xiàn)，亦將對(duì)未來醫(yī)療科學(xué)的發(fā)展影響深遠(yuǎn)。張明杰指，掌握“機(jī)動(dòng)蛋白6”的正常運(yùn)作模式后，日后科學(xué)家便有機(jī)會(huì)糾正各種引起細(xì)胞突變的錯(cuò)誤運(yùn)動(dòng)方式，其團(tuán)隊(duì)當(dāng)前正對(duì)耳聾癥狀相關(guān)細(xì)胞突變展開研究，并透露已獲很大進(jìn)展，他充滿信心地說：“問題搞清楚了，耳聾的人便有機(jī)會(huì)完全恢復(fù)聽力！”
不過張明杰坦言，雖然他們已為相關(guān)研究奠定重要基礎(chǔ)，但人類疾病始終是由各種類的細(xì)胞變化所決定的，“機(jī)動(dòng)蛋白”僅是當(dāng)中較為重要的一種，因此未來還需要對(duì)更多引起疾病的蛋白種類進(jìn)行研究。有關(guān)研究成果亦剛在上周五出版的生命科學(xué)界權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《細(xì)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.