6月10日，西湖大學(xué)施一公團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》上在線發(fā)表了最新研究成果，報(bào)道了目前分辨率最高的核孔復(fù)合物(NPC)中胞質(zhì)環(huán)(CR)亞基的結(jié)構(gòu)。

在真核細(xì)胞的微觀世界中，NPC是其中最龐大、最復(fù)雜的分子機(jī)器之一，也是在核膜上負(fù)責(zé)物質(zhì)雙向運(yùn)輸?shù)奈ㄒ煌ǖ?，其功能異常與包括癌癥在內(nèi)的多種疾病的發(fā)生有關(guān)。NPC的高分辨率結(jié)構(gòu)解析一直被視為結(jié)構(gòu)生物學(xué)界的難題之一。

此前，該團(tuán)隊(duì)已成功解析了NPC中核質(zhì)環(huán)(NR)和內(nèi)環(huán)(IR)的高分辨結(jié)構(gòu)，加上此次解析的CR亞基結(jié)構(gòu)，三者共同構(gòu)成了目前為止最詳細(xì)且最精確的NPC支架結(jié)構(gòu)模型，為理解脊椎動(dòng)物NPC的組成、結(jié)構(gòu)、組裝及功能提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)，該模型還提供了多個(gè)疾病相關(guān)的基因突變?cè)贜PC中的位置信息，為疾病診斷及后續(xù)藥物開發(fā)提供了寶貴依據(jù)。

NPC鑲嵌于細(xì)胞核的雙層核膜(NE)之上，在從細(xì)胞質(zhì)到細(xì)胞核的方向上，主要由胞質(zhì)絲(CF)、CR、IR、腔環(huán)(LR)、NR和核籃(NB)組成。其中，CR、IR和NR構(gòu)成NPC最穩(wěn)定的支架部分，是結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。

由于NPC分子具有巨大的尺寸和結(jié)構(gòu)柔性，獲得完整NPC支架的高分辨率結(jié)構(gòu)具有極高難度。該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地利用傾轉(zhuǎn)樣品臺(tái)的辦法對(duì)包埋在核膜中的完整NPC分子進(jìn)行研究。他們通過將NPC支架部分拆分成CR、IR和NR三個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，并在各個(gè)環(huán)內(nèi)進(jìn)一步拆分成各個(gè)穩(wěn)定區(qū)域，分別進(jìn)行顆粒對(duì)中和三維重構(gòu)，最終獲得了迄今為止分辨率最高的核孔復(fù)合物CR亞基的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，分辨率達(dá)3.7~4.7埃。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)還利用重組表達(dá)技術(shù)和單顆粒冷凍電鏡分析手段，將Nup358的N端結(jié)構(gòu)域解析至3.0埃分辨率。以這些重構(gòu)結(jié)果為基礎(chǔ)，該團(tuán)隊(duì)最終構(gòu)建了迄今為止最完整且最精確的CR結(jié)構(gòu)模型。(記者 溫才妃)

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