3月15日，國際學(xué)術(shù)期刊Science Advances在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）叢堯研究組題為 “Structural basis of plp2-mediated cytoskeletal protein folding by TRiC/CCT” 的研究論文。研究人員應(yīng)用冷凍電鏡結(jié)合交聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)，捕獲了輔伴侶plp2協(xié)同TRiC在ATP驅(qū)動的構(gòu)象循環(huán)中協(xié)助tubulin/actin折疊的過程，首次解析了TRiC-plp2-tubulin復(fù)合體結(jié)構(gòu)，揭示了主要的細(xì)胞骨架蛋白tubulin/actin在蛋白質(zhì)折疊機(jī)器TRiC與輔伴侶plp2的協(xié)同幫助下正確折疊的分子機(jī)制，擴(kuò)展了對細(xì)胞骨架蛋白穩(wěn)態(tài)與相關(guān)人類疾病之間聯(lián)系的理解。

　　蛋白質(zhì)的正確折疊對維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)有重要作用。真核生物Ⅱ型分子伴侶素TRiC/CCT在ATP驅(qū)動下發(fā)生構(gòu)象變化，協(xié)助約10%的胞質(zhì)蛋白正確折疊。其底物包括許多重要的結(jié)構(gòu)性和調(diào)節(jié)性蛋白，如細(xì)胞骨架蛋白tubulin和actin，細(xì)胞周期調(diào)控因子和與腫瘤發(fā)生密切相關(guān)的蛋白等。因此，TRiC結(jié)構(gòu)或功能的異常與癌癥和神經(jīng)退行性疾病密切相關(guān)。主要的細(xì)胞骨架蛋白—tubulin和actin參與調(diào)控眾多的生物進(jìn)程，它們均為TRiC的固有底物。在tubulin/actin的生物發(fā)生（biogenesis）中，TRiC與輔助分子伴侶 PhLP2協(xié)作起著關(guān)鍵作用，它們的活性也關(guān)系到依賴細(xì)胞骨架完整性的細(xì)胞過程。然而，由于結(jié)構(gòu)信息有限，在ATP驅(qū)動的TRiC構(gòu)象循環(huán)過程中，PhLP2 如何與TRiC協(xié)調(diào)進(jìn)而協(xié)助細(xì)胞骨架蛋白tubulin、actin折疊的分子機(jī)制亟待闡明。

　　本項(xiàng)研究中，研究人員解析了酵母源TRiC在plp2（釀酒酵母中PhLP2的同源類似物）和底物tubulin/actin同時存在條件下，在ATP酶驅(qū)動的構(gòu)象循環(huán)中的系列冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，分辨率最高達(dá)到3.05 埃。在TRiC開環(huán)的S1和S2狀態(tài)下，plp2和底物均與TRiC結(jié)合且各占據(jù)TRiC的一個腔（chamber）；且底物比較動態(tài)，處于折疊初始狀態(tài)。有趣的是，在首次解析的關(guān)環(huán)的TRiC-plp2-tubulin復(fù)合體（S3）結(jié)構(gòu)中，發(fā)現(xiàn)一個？-tubulin在TRiC的腔室內(nèi)已達(dá)到天然折疊狀態(tài)，且自其“誕生”就加載了一個GTP；同時plp2占據(jù)對面的腔室。這也為tubulin的生物發(fā)生及？？？-tubulin異二聚體的組裝提供了新的線索。研究發(fā)現(xiàn)同時獲得了關(guān)環(huán)的TRiC-plp2-actin結(jié)構(gòu)（S4），觀測到折疊中間態(tài)的actin及對面腔室中的plp2。隨著TRiC關(guān)環(huán)，plp2在TRiC腔內(nèi)發(fā)生了較大的易位（translocation）來協(xié)調(diào)底物蛋白在TRiC另一腔內(nèi)CCT6亞基一側(cè)的位置移動，促進(jìn)底物的穩(wěn)定和折疊。此外，無論TRiC處于開、關(guān)環(huán)狀態(tài)，輔伴侶plp2均結(jié)合在TRiC的一個腔內(nèi)，但其他TRiC的輔伴侶如PFD和PhLP1則只結(jié)合在開環(huán)TRiC的外頂部。

　　該研究揭示了輔伴侶plp2協(xié)同TRiC/CCT，在ATP驅(qū)動下協(xié)助主要細(xì)胞骨架蛋白tubulin及actin折疊的動態(tài)過程和結(jié)構(gòu)機(jī)制，及plp2在此過程中促進(jìn)底物穩(wěn)定和折疊的功能。該研究為tubulin的生物發(fā)生及？？？-tubulin異二聚體的組裝提供了新的線索，加深了對細(xì)胞骨架蛋白穩(wěn)態(tài)與相關(guān)人類疾病之間聯(lián)系的理解。

　　分子細(xì)胞卓越中心叢堯研究員為本文的通訊作者，博士生韓文玉為本文的第一作者，國家蛋白質(zhì)科學(xué)中心（上海）彭超博士等提供了質(zhì)譜分析。感謝分子細(xì)胞卓越中心鮑嵐研究員、朱學(xué)良研究員對本項(xiàng)目的大力支持。該研究得到國家蛋白質(zhì)科學(xué)研究（上海）設(shè)施的冷凍電鏡系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫與計算分析系統(tǒng)、質(zhì)譜系統(tǒng)、規(guī)?；鞍踪|(zhì)制備系統(tǒng)的大力支持。該研究獲國家自然科學(xué)基金委、國家科技部、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）等資助。

　　文章鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade1207 

　?。ˋ）關(guān)環(huán)的TRiC-plp2-tubulin復(fù)合體的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)；（B）該結(jié)構(gòu)中TRiC內(nèi)部結(jié)合的tubulin及其加載的GTP的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)；（C）TRiC-plp2協(xié)同在TRiC的ATP酶構(gòu)象循環(huán)過程中協(xié)助主要細(xì)胞骨架蛋白tubulin/actin折疊的過程示意圖。