王磊團隊與合作者在《Cell Research》解析人源Pannexin 1通道的結構與功能
2020年3月12日，我院王磊課題組與中國科學院腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學研究所）竺淑佳課題組以及中科院上海藥物所余學奎課題組合作完成了題為“Cryo-EM structure of human heptameric Pannexin 1 channel”（《人源七聚體Pannexin 1通道的冷凍電鏡結構》）的研究論文，合作解析了人源Pannexin 1通道的結構與功能。
細胞之間的交流是細胞發(fā)育及細胞穩(wěn)態(tài)維持的基礎。Pannexin蛋白通道家族是一類大孔徑通道，在細胞與細胞之間的交流過程中起著至關重要的作用。其中，Pannexin 1是研究最為廣泛的一種亞型。它廣泛參與三磷酸腺苷（ATP）及離子的通透，與多種生理和病理功能密切相關。前期，王磊課題組在四個獨立家系中發(fā)現(xiàn)由Pannexin 1基因突變引起的孟德爾顯性遺傳病，這些突變體通過影響蛋白糖基化和加速 ATP 釋放最終導致卵子死亡（Sang et al., Sci Transl Med. 2019）。在此研究中，竺淑佳課題組通過爪蟾卵母細胞的電生理實驗，證實這些突變體可以激活Pannexin 1通道的活性。但因缺乏Pannexin通道蛋白的高分辨率三維結構，限制了這些突變體分子機制的解析及靶向藥物的設計。
研究人員通過真核細胞重組表達了人源野生型Pannexin 1蛋白，并摸索了蛋白純化條件。用單顆粒冷凍電鏡解析了3.2埃分辨率的人源野生型PANX1三維結構，并揭示其七聚體的組裝形式，完全不同于之前領域內(nèi)普通認為Pannexin 1是六聚體通道的結論。通過結構的分析，研究人員進一步解析了ATP通透的限制性位點，揭示了胞外端74位的色氨酸形成一個直徑小于10埃的門控環(huán)。結合ATP通透性檢測、觀察突變體表型、電生理記錄等一系列功能學實驗， 進一步證實了74位的色氨酸對ATP通透的選擇性調控機制。Pannexin 1通道蛋白的結構與功能解析，將為與人類Pannexin 1基因突變相關疾病的治療藥物開發(fā)提供重要信息。
復旦大學研究生曲榮貴負責所有的生化及功能實驗，藥物所博士后冬黎黎參與了數(shù)據(jù)分析及模型搭建，為該論文共同第一作者。卓越中心研究助理張繼林參與了數(shù)據(jù)采集及功能實驗。IBS為第一單位及共通訊單位。本項目得到科技部國家重點研發(fā)計劃、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）、上海市科技重大專項、上海市啟明星項目等基金的支持。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41422-020-0298-5
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