發(fā)布時間：2020年3月24日
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3月20日，國際期刊《美國國家科學院院刊》（PNAS）在線發(fā)表了中國科學院生物物理研究所柯莎（Sarah Perrett）研究組題為Kinetics of the conformational cycle of Hsp70 reveals the importance of the dynamic and heterogeneous nature of Hsp70 for its function 的研究論文。該論文報道了利用單分子熒光技術研究人源應激型Hsp70蛋白的構象動態(tài)及與輔分子伴侶Hsp40相互作用的動力學機制。
Hsp70蛋白是分子伴侶系統(tǒng)的核心成員之一，參與細胞內蛋白質折疊、轉運、降解等多種生理活動，對于維持細胞內蛋白質穩(wěn)態(tài)平衡具有重要作用。Hsp70 包括核苷酸結合結構域和底物結合結構域，Hsp70通過核苷酸結合域將ATP水解為ADP，引發(fā)結構域之間的變構，實現(xiàn)對底物結合域的調控。Hsp70通常與輔分子伴侶Hsp40協(xié)同作用，Hsp40可提高Hsp70的ATP水解酶活性，促進功能循環(huán)和底物重折疊效率。此前結構生物學研究已解析了Hsp70在不同核苷酸結合態(tài)下的全長結構，然而對Hsp70結構域間的構象動態(tài)性，以及輔分子伴侶Hsp40引發(fā)Hsp70發(fā)生分子內及分子間構象變化的機制尚不清楚。
本研究采用單分子FRET技術揭示了不同核苷酸結合態(tài)下，人源應激型Hsp70（hHsp70）的核苷酸結合域與底物結合域之間均具有構象多態(tài)性，同時發(fā)現(xiàn)輔分子伴侶Hsp40（Hdj1）可提高hHsp70在ATP結合態(tài)下發(fā)生結構域分離的構象比例，并誘導hHsp70分子間二聚化，從而激活hHsp70的ATP水解酶活性。通過進一步動力學研究，獲得了Hdj1與hHsp70結合、引發(fā)hHsp70發(fā)生分子內變構、以及引發(fā)hHsp70二聚化組裝的速率，提出了Hsp70-Hsp40參與ATP水解循環(huán)的多步動力學機制。該研究揭示了Hsp70分子動態(tài)性對其發(fā)揮功能具有重要作用，為進一步闡明序列和結構高度同源的不同種類Hsp70之間的差異及其與功能的關系提供了新的線索。
生物物理所研究員柯莎為論文通訊作者，柯莎課題組副研究員吳思、清華大學副研究員洪柳、柯莎組博士生王宇清為論文的共同第一作者。該研究得到科技部、國家自然科學基金委項目等的資助。
http://www.cas.cn/syky/202003/t20200323_4738397.shtml