驅(qū)動(dòng)蛋白KIF1A中CC1-FHA結(jié)構(gòu)域的結(jié)構(gòu)及功能研究.pdf

1、驅(qū)動(dòng)蛋白Kinesin-3家族在神經(jīng)細(xì)胞的突觸囊泡和膜結(jié)合細(xì)胞器的運(yùn)輸中起著重要作用。當(dāng)沒(méi)有綁定cargo的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)蛋白自身會(huì)抑制ATP的水解使其處于失活的狀態(tài)，從而不能行使運(yùn)輸?shù)墓δ?。關(guān)于解釋驅(qū)動(dòng)蛋白不裝載cargo的時(shí)候如何處于一個(gè)受抑制的狀態(tài)，有兩種模型被提出。第一種模型認(rèn)為，二聚體的驅(qū)動(dòng)蛋白受自我抑制機(jī)制調(diào)控。第二種模型認(rèn)為，驅(qū)動(dòng)蛋白通過(guò)單體到二聚體的構(gòu)象變化來(lái)進(jìn)行活性的調(diào)節(jié)。目前的證據(jù)表明，驅(qū)動(dòng)蛋白Kinesin-3家族的成

2、員KIF1A在體外以單體的形式存在，在體內(nèi)以二聚體的形式存在。
　　已知KIF1A在體內(nèi)處于一個(gè)二聚的非活性狀態(tài)，且其活性受到自我抑制機(jī)制的調(diào)控。在本文中，進(jìn)一步證明KIF1A中CC1-FHA片段以穩(wěn)定的二聚體形式存在。通過(guò)解析KIF1A中間調(diào)節(jié)片段CC1-FHA的晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)在CC1和FHA的交界面存在一個(gè)β-finger的發(fā)卡結(jié)構(gòu)能夠使CC1-FHA形成一個(gè)同源二聚體。更重要的是，解離CC1-FHA二聚體能夠釋放CC1和β-

3、finger，而CC1和β-finger能夠直接抑制驅(qū)動(dòng)蛋白的活性。因此，CC1-FHA的二聚化不但能夠促進(jìn)KIF1A二聚體的形成，同時(shí)能夠通過(guò)抑制CC1和β-finger兩部分來(lái)激活KIF1A馬達(dá)的活性。認(rèn)為CC1-FHA結(jié)構(gòu)域可能是控制KIF1A二聚化和活性的調(diào)節(jié)中心，且這種CC1-FHA區(qū)域介導(dǎo)的調(diào)節(jié)方式可能也適用于其他的Kinesin-3家族的驅(qū)動(dòng)蛋白。
　　然而，仍然不能確定CC1-FHA二聚體在體外的生化和結(jié)構(gòu)特征是否

4、對(duì)KIF1A介導(dǎo)的軸突上的cargo運(yùn)輸起著重要作用。以線(xiàn)蟲(chóng)作為模式生物研究CC1-FHA結(jié)構(gòu)域?qū)IF1A介導(dǎo)的軸突運(yùn)輸?shù)臐撛诠δ堋Ｗ⑸銴IF1A以及去掉β-finger的質(zhì)粒(?[474-486]-KIF1A)都能夠恢復(fù)unc-104(e1265)突變體的運(yùn)動(dòng)缺陷。然而，注射解聚CC1-FHA后仍能暴露CC1和β-finger的質(zhì)粒(L508Q/Y510Q-KIF1A)不能夠恢復(fù)unc-104(e1265)的運(yùn)動(dòng)缺陷，同時(shí)影響突觸囊

5、泡在軸突上的正常運(yùn)輸，使其在胞體中堆積。結(jié)合上述體外實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)更確切地證明了CC1-FHA結(jié)構(gòu)域?qū)IF1A介導(dǎo)的軸突上的突觸囊泡的運(yùn)輸起著重要的作用。
　　最近幾年，單分子技術(shù)被頻繁地應(yīng)用到新的定量性和機(jī)理性的生物分子功能實(shí)驗(yàn)中。然而，現(xiàn)行的活細(xì)胞單分子成像一般只用來(lái)觀察細(xì)胞膜上的事件，分析細(xì)胞質(zhì)中的事件受到標(biāo)記技術(shù)的制約。分析細(xì)胞質(zhì)中的事件，需要熒光蛋白探針能夠直接跟蹤細(xì)胞質(zhì)中單個(gè)獨(dú)立分子，而且要能夠保持生物分子