 
       ——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
 
          語(yǔ)音播報(bào)
 
      磷是維持人體生命活動(dòng)的必需元素,在核酸構(gòu)成、能量代謝、信號(hào)傳導(dǎo)及骨骼發(fā)育等生理過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。細(xì)胞內(nèi)磷酸鹽的攝入對(duì)生命活動(dòng)至關(guān)重要,但過(guò)量的磷酸鹽積累會(huì)與鈣、鎂、鐵等離子沉積,帶來(lái)細(xì)胞和組織毒性,需要外排機(jī)制及時(shí)平衡。
XPR1是目前人體唯一已知的磷酸鹽外排蛋白,其功能異常與腦鈣化、血栓形成、腫瘤發(fā)生等疾病相關(guān)。在原發(fā)性基底節(jié)腦鈣化癥中,XPR1功能失調(diào)導(dǎo)致磷酸鹽外排障礙,進(jìn)而形成鈣磷沉積,誘發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)病變。在細(xì)胞內(nèi),XPR1的功能可被磷酸鹽濃度指示分子焦磷酸肌醇InsP8激活。同時(shí),支架蛋白KIDINS220能夠與XPR1形成復(fù)合物調(diào)控磷酸鹽的外排。但是,KIDINS220和InsP8調(diào)控XPR1功能的分子機(jī)制并不清晰,制約了XPR1功能失調(diào)引起的腦鈣化等疾病發(fā)生機(jī)理的研究。
近日,中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所張一小課題組聯(lián)合澳大利亞國(guó)立大學(xué)Ben Corry課題組、上??萍即髮W(xué)孫亞?wèn)|課題組、美國(guó)國(guó)立環(huán)境健康科學(xué)研究所Stephen Shears課題組,通過(guò)結(jié)構(gòu)解析、功能研究、計(jì)算模擬等手段,揭示了XPR1一種精細(xì)的key-to-locks活性調(diào)控方式,以及獨(dú)特的knock-kiss-kick磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)外排機(jī)制,闡明了原發(fā)性腦鈣化相關(guān)突變的致病機(jī)理,發(fā)現(xiàn)了磷酸外排同源蛋白XPR1、PXo、PHO1在進(jìn)化上的保守性和差異性。
該研究描繪了XPR1的逐步激活過(guò)程,并提出了兩個(gè)新模型——key-to-locks揭示了InsP8如何解除KIDINS220及XPR1自身施加的多重抑制,knock–kiss–kick描述了磷酸鹽的外排過(guò)程。這些發(fā)現(xiàn)為理解人類(lèi)磷酸鹽穩(wěn)態(tài)奠定了分子基礎(chǔ),并為腦鈣化、腫瘤等疾病的致病機(jī)理研究及潛在干預(yù)策略研發(fā)開(kāi)辟了新方向。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《分子細(xì)胞》(Molecular Cell)上。研究工作得到科技創(chuàng)新2030-“腦科學(xué)與類(lèi)腦研究”重大項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。

XPR1–KIDINS220復(fù)合物結(jié)構(gòu)及InsP8激活XPR1的全構(gòu)象變化過(guò)程

KIDINS220和InsP8調(diào)控XPR1磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)活性模型
 責(zé)任編輯:侯茜
 
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