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　　細(xì)胞自噬（autophagy）是真核細(xì)胞內(nèi)一種必不可少且高度受調(diào)控的，利用溶酶體來清除大型蛋白聚集體、受損細(xì)胞器、入侵病原體等成分以應(yīng)對內(nèi)外界細(xì)胞壓力和維持細(xì)胞動態(tài)平衡的重要分解代謝過程。細(xì)胞自噬在細(xì)胞生長、胚胎發(fā)育、天然免疫等眾多生理過程中扮演著重要的角色。Myosin VI是真核細(xì)胞內(nèi)唯一一個沿著微絲反向運(yùn)輸（從微絲正端向負(fù)端運(yùn)輸）的非經(jīng)典的肌球蛋白分子馬達(dá)，在細(xì)胞自噬和內(nèi)吞途徑等眾多的細(xì)胞過程中扮演著重要的角色，其功能的缺失或異常與大量的人類疾病相關(guān)聯(lián)，例如，肥厚性心肌病、宮頸癌、前列腺癌癥、耳聾、腦星形膠質(zhì)細(xì)胞增多癥等。在自噬過程中，Myosin VI可以通過結(jié)合內(nèi)吞體相關(guān)蛋白Tom1以及自噬受體蛋白TAX1BP1、NDP52和Optineurin，介導(dǎo)內(nèi)吞體和自噬體的融合，并促進(jìn)自噬體的成熟。然而，由于缺乏詳細(xì)的機(jī)制研究，Myosin VI如何精準(zhǔn)地識別Tom1，兩者的結(jié)合模式又是怎樣？Myosin VI是怎樣通過與Tom1以及自噬受體蛋白的結(jié)合從而促進(jìn)自噬體和內(nèi)吞體的融合？這些問題目前尚不清楚。
　　近期，中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所生命有機(jī)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室潘李鋒研究組發(fā)表了題為《Myosin VI/Tom1的復(fù)合物結(jié)構(gòu)揭示了一種用于錨定的肌球蛋白Myosin VI的貨物蛋白識別模式》的研究論文(Nature Communications. 2019, 10(1):3459)。在該研究中，團(tuán)隊成員首先開展了大量的生化實(shí)驗，確認(rèn)了Tom1和Myosin VI羧基末端CBD結(jié)構(gòu)域發(fā)生相互作用的結(jié)合區(qū)域，然后成功地獲得了Myosin VI的羧基末端CBD結(jié)構(gòu)域結(jié)合Tom1的復(fù)合物的高分辨晶體結(jié)構(gòu)。與生化實(shí)驗結(jié)果相一致，在解析的晶體結(jié)構(gòu)中Myosin VI和Tom1采取了特殊的1：1化學(xué)計量比的結(jié)合模式。由于Myosin VI羧基末端CBD結(jié)構(gòu)域過去還被報道可以結(jié)合Dab2，而Dab2的結(jié)合會誘導(dǎo)Myosin VI形成二聚體，從而發(fā)揮其行走的功能。通過詳細(xì)比較Myosin VI/Tom1和Myosin VI/Dab2的復(fù)合物結(jié)構(gòu)，并結(jié)合相關(guān)的NMR和ITC實(shí)驗，進(jìn)一步證實(shí)Tom1的結(jié)合不會誘導(dǎo)Myosin VI發(fā)生二聚或寡聚。因此，不同于目前已知的貨物蛋白結(jié)合誘導(dǎo)Myosin VI形成二聚體或寡聚體，從而發(fā)揮Myosin VI連續(xù)行走功能的結(jié)合模式，該研究解析的Myosin VI/Tom1的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)揭示了Myosin VI一種新的貨物蛋白結(jié)合模式：貨物蛋白結(jié)合后Myosin VI仍然以單體形式存在，從而發(fā)揮其錨定和捆綁的功能。
　　接著，該團(tuán)隊通過NMR實(shí)驗證實(shí)緊鄰羧基末端CBD結(jié)構(gòu)域的Myosin VI的RRL模序區(qū)域可以識別自噬受體蛋白TAX1BP1、NDP52和Optineurin，但三者結(jié)合Myosin VI的模式不完全一致。進(jìn)一步的免疫共沉淀實(shí)驗表明，Myosin VI可以作為橋聯(lián)蛋白，同時與Tom1和這些自噬受體蛋白發(fā)生相互作用，并形成三元復(fù)合物。有趣的是，雖然細(xì)胞內(nèi)實(shí)驗?zāi)軝z測到Myosin VI和自噬受體蛋白的結(jié)合，但各類體外實(shí)驗都表明，兩者結(jié)合的親和力非常弱，無法形成穩(wěn)定的復(fù)合物。后續(xù)的體外研究表明在Myosin VI/Tom1/自噬受體蛋白三元體系中加入多聚泛素鏈蛋白后，通過分析型凝膠色譜層析可以分離得到穩(wěn)定的Myosin VI/Tom1/自噬受體蛋白/多聚泛素鏈的四元復(fù)合物。這表明泛素鏈可以進(jìn)一步促進(jìn)和穩(wěn)定Myosin VI/Tom1/自噬受體蛋白復(fù)合物的形成，從而利于后續(xù)內(nèi)吞體和自噬體的融合過程。最后，該研究描繪出Myosin VI協(xié)同Tom1、相關(guān)泛素鏈和自噬受體蛋白來介導(dǎo)內(nèi)吞體和自噬體的融合，進(jìn)而促進(jìn)自噬體成熟的機(jī)制模型圖。總之，此項研究首次報道了Myosin VI羧基末端CBD結(jié)構(gòu)域和Tom1的復(fù)合物的高分辨率晶體結(jié)構(gòu)，揭示了Myosin VI和Tom1之間獨(dú)特的結(jié)合模式，并完善了Myosin VI協(xié)同Tom1、泛素蛋白和自噬受體蛋白TAX1BP1、NDP52或Optineurin來介導(dǎo)內(nèi)吞體和自噬體的融合，進(jìn)而促進(jìn)自噬體成熟的分子機(jī)制。
　　潘李鋒課題組博士胡世塵為論文的第一作者，上述研究工作得到國家自然科學(xué)基金委、科技部、中科院和生命有機(jī)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室的資助。
　　 
　　肌球蛋白Myosin VI結(jié)合Tom1和相關(guān)自噬受體蛋白促進(jìn)自噬體成熟的分子機(jī)制