线粒体内膜融和蛋白OPA1的最小GTP酶结构域

[所属分类:新闻动态] [发布时间:2020-5-9] [发布人:] [阅读次数:] [返回]

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线粒体是由双层膜包被的细胞器，在细胞内持续发生融合和分裂以维持其正常功能。线粒体内膜融合与外膜一样，其缺陷导致线粒体DNA的丢失，小鼠胚胎致死，而人的OPA1突变还导致视神经萎缩症等遗传疾病。饶子和与胡俊杰团队前期合作阐明了线粒体外膜融合蛋白Mitofusin（MFN）介导膜拴连和融合的机制，今年年初又报道了酵母的线粒体内膜融合蛋白Mgm1的结构，提出了内膜融合的初步模型。

近日，生物大分子国家重点实验室孙飞课题组利用冷冻电镜解析了OPA1在膜上装配的结构，并提出了OPA1诱导膜形变的分子机理。不过，OPA1仍是发动蛋白（Dynamin）超家族中仅存的一个没有高分辨率结构的成员。

饶子和院士课题组与胡俊杰课题组合作，发表题为“Structural insights into G domain dimerization and pathogenic mutation of OPA1”的研究论文。该研究解析了线粒体内膜融和蛋白OPA1的最小GTP酶结构域（MGD）在结合GDP和氟化铍状态下的晶体结构，阐明了OPA1的GTP酶结构域二聚化的分子基础，以及突变诱发疾病的原因。

饶子和院士和闫利明博士的团队解析了人源OPA1-MGD的结构，发现其单体构象与膜裂解蛋白Dynamin-1的GG（GTPase-GED）片段很相似，并形成了依赖核苷酸的二聚体。胡俊杰课题组通过酶活测定、体外多聚体分析和膜结合等生化实验，以及细胞内的线粒体形态回补实验验证了结构的发现。此外，OPA1-MGD的N端存在一个类似卷曲螺旋的二聚化区段，能介导不依赖核苷酸的二聚化。OPA1的这两种二聚化在维持线粒体形态中均起到重要作用。