發(fā)現(xiàn)骨架蛋白INAD作用新機理

來自香港科技大學(xué)分子神經(jīng)學(xué)重點實驗室，復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)藥研究所等處的研究人員，發(fā)現(xiàn)了一種重要的骨架蛋白INAD的作用新機理，為進一步研究分析這種蛋白在光刺激下的氧化還原反應(yīng)提供了重要信息。這一研究成果公布在《細胞》（Cell）雜志封面上。

文章的通訊作者是香港科技大學(xué)2011年候選院士張明杰教授，張明杰教授主要從事結(jié)構(gòu)生物學(xué)，生物化學(xué)及其分子生物學(xué)的研究。他的調(diào)控神經(jīng)細胞信號傳遞的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的研究成果，對于治療神經(jīng)系統(tǒng)衰退的疾病，如中風(fēng)及老年癡呆癥等，有著極為重要的影響。

INAD是一種重要的骨架蛋白，在果蠅光感受接受過程中扮演了重要的角色，是調(diào)控光感信號的骨架蛋白。之前的研究中，曾有研究人員在果蠅視覺感光系統(tǒng)里的INAD骨架蛋白中發(fā)現(xiàn)了PDZ結(jié)構(gòu)域改變的現(xiàn)象——PDZ結(jié)構(gòu)域，又稱為“盤狀同源區(qū)域”，是一種由80到100個氨基酸殘基組成的保守序列，在真核生物，PDZ結(jié)垢域通常表現(xiàn)為串聯(lián)重復(fù)拷貝，由80到90個氨基酸殘基組成，包含兩個α螺旋和六個β折疊。生物作用主要是介導(dǎo)膜上的蛋白聚集，結(jié)合目標蛋白的C端。

在這篇文章中，研究人員通過生化實驗和結(jié)構(gòu)生物學(xué)的研究分析，發(fā)現(xiàn)INAD骨架蛋白中的一種PDZ結(jié)構(gòu)域：PDZ5的氧化還原作用是由其與另外一個INAD構(gòu)象位點PDZ4相互作用調(diào)控的。這項研究發(fā)現(xiàn)INAD骨架蛋白里的PDZ5結(jié)構(gòu)域具有氧化還原反應(yīng)控制開關(guān)的作用，它可以在光刺激下，通過二硫鍵氧化還原作用來調(diào)控信號傳導(dǎo)，將蛋白內(nèi)部的半*氧化，據(jù)此來調(diào)節(jié)與靶蛋白的結(jié)合過程，并觸發(fā)下游信號通路。

研究人員在果蠅眼部實驗中，證實INAD蛋白的PDZ結(jié)構(gòu)域在光刺激下具有兩種構(gòu)象，在光照下，這種蛋白能從一種還原性的，靶向結(jié)合狀態(tài)，轉(zhuǎn)變成氧化性的，非靶向結(jié)合狀態(tài)，這種構(gòu)象開關(guān)取決于PDZ5結(jié)構(gòu)域二硫鍵的改變。

INAD骨架蛋白包含有5個結(jié)構(gòu)域，這項研究解析了其中的PDZ5和PDZ4之間的相互作用，及這種作用所產(chǎn)生的作用，這對于進一步研究分析INAD蛋白，以及相應(yīng)的氧化還原作用具有重要的意義。

之前張明杰教授研究組就曾獲得PDZ結(jié)構(gòu)域研究的重要成果：他們利用核磁共振技術(shù)解出神經(jīng)元一氧化氮合成酶的一個抑制蛋白的三維結(jié)構(gòu)，次年又解出神經(jīng)元一氧化氮合成酶一個重要區(qū)域與另一種蛋白形成的復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)，一氧化氮合成酶含有的PDZ結(jié)構(gòu)域在許多蛋白質(zhì)相互作用中起重要作用，解出這個區(qū)域與其他蛋白結(jié)合的結(jié)構(gòu)，對于生物化學(xué)領(lǐng)域有著重要的意義。