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Science子刊: 揭示神经受体Dscam1的相互作用机制
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2016年5月27日，四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室陈强和余雅梅课题组在国际著名学术刊物Science子刊Science Advances上发表题为《Structural basis of Dscam1 homodimerization: Insights into context-constraint for protein recognition》的论文（Sci. Adv. 2016; 2 : e1501118. DOI: 10.1126/sciadv.1501118）。四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室2015级博士生李淑昂和程琳娜为该论文的共同第一作者，陈强和余雅梅副教授为论文的通讯作者，四川大学为唯一作者单位。 Dscam1 (Down Syndrome Cell Adhesion Molecule 1) 在神经发育和唐氏综合症引起的神经系统功能缺陷中起关键作用。在模式生物果蝇中，Dscam1 蛋白可由RNA 拼接而形成三万种以上不同的异构体，并且其同源相互作用表现出有很强的异构体特异性，故而引起研究界广泛的关注。2007年《Nature》和2008年《Cell》杂志分别报道了Dscam1蛋白的晶体结构，但对于Dscam1的相互作用模式还有争论。刚刚发表在《Science Advances》的这篇论文提供了确凿的实验证据，指出2007年《Nature》论文中的一个结构是由于晶体排列造成的假象。通过多个结构的比较，该论文阐明了Dscam1相互作用的分子机理，并提出了一个“整体约束”的概念。  该论文的通讯作者陈强说：“这篇论文是我们2013年在川大建立实验室之后发表的第三篇关于Dscam1的研究论文。论文中报道了12个晶体结构，从而可以对Dscam1不同异构体的相互作用进行深入的比较，所以我们可以清楚地解释Dscam1相互作用的特异性，以及某些交叉相互作用为什么能够发生。这篇论文不仅解决了前人的争论，还有一些新的发现，比如糖基化和表面电势对Dscam1相互作用的影响。我们提出的“整体约束”的概念对于理解Dscam1以外的蛋白质相互作用也很有参考意义。 Abstract The Drosophila neural receptor Dscam1 (Down syndrome cell adhesion molecule 1) plays an essential role in neuronal wiring and self-avoidance. Dscam1 potentially encodes 19,008 ectodomains through alternative RNA splicing and exhibits exquisite isoform-specific homophilic binding, which makes it an exceptional example for studying protein binding specificity. However, structural information on Dscam1 is limited, which hinders illumination of the mechanism of Dscam1 isoform-specific recognition. Whether different Dscam1 isoforms adopt the same dimerization mode remains a subject of debate. We present 12 Dscam1 crystal structures, provide direct evidence indicating that all isoforms adopt a conserved homodimer geometry in a modular fashion, identify two mechanisms for the Ig2 binding domain to dispel electrostatic repulsion during dimerization, decode Ig2 binding specificity by a central motif at its symmetry center, uncover the role of glycosylation in Dscam1 homodimerization, and find electrostatic potential complementarity to help define the binding region and the antiparallel binding mode. We then propose a concept that the context of a protein may set restrictions to regulate its binding specificity, which provides a better understanding of protein recognition. https://advances.sciencemag.org/content/2/5/e1501118 |
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2016-05-28 08:42:06, 388.72 K
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