解析细胞中机动蛋白6运动模式

Cell：解析细胞中机动蛋白6运动模式
细胞突变可引起失明、失聪以至癌症等不同的致命病征或身体残缺，过往科学家已发现，细胞突变往往源于细胞内出现错误的运动方式，但对于具体情况却所知不多，更遑论如何作治疗。 香港科技大学生物化学系讲座教授张明杰与其研究团队，对人体细胞内用以运输蛋白质的一种重要的“机动蛋白6(Myosin VI)”进行了长达8年的研究，终于成功找到其运动模式，成为细胞生化学的重大突破。研究团队指，掌握“机动蛋白6”运动模式是纠正变异细胞的关键，未来更有机会发现所有相关疾病的根治方法。
细胞内的蛋白质包含细胞所需要的营养、生长因子、信号肽、离子等，是确保细胞健康、人体正常运作的重要物质。张明杰介绍称，细胞内有多种负责运输蛋白质的“机动蛋白”，但是绝大部分的“机动蛋白”都是往同一方向运行，只有“机动蛋白6”是往相反方向走，“蛋白质可以循环再用，因此需要有运输器将它们来回的双向运送，所以在‘机动蛋白’中，‘机动蛋白6’是特别重要的。”
张明杰与余聪、冯巍和魏志毅等多人组成的团队又发现，“机动蛋白6”的运作模式，是由其承载的蛋白质的用途所决定，“有的蛋白质需要运送至细胞的另一处，便会促使‘机动蛋白6’长出两条‘腿’，将蛋白质稳妥地护送至目的地；有的蛋白质是‘机动蛋白’正停留的地点使用，那么后者就毋须长出‘腿’了。”张明杰指出，能否将蛋白质输送至目的地，是决定细胞能否正常工作的前提，若运输失败便会令细胞生成变化，有可能导致遗传性失明、失聪，甚至癌症等不同病变。
有关研究于8年前已开展，但头3年进展不大，至04年组织新团队后，经过余聪等人进行了超过1万次的实验后，终于通过将“机动蛋白6”放在透明晶体内培养的方法，于显微镜中观察到它的具体结构，从而摸索出整个运动模式。
科大的新发现，亦将对未来医疗科学的发展影响深远。张明杰指，掌握“机动蛋白6”的正常运作模式后，日后科学家便有机会纠正各种引起细胞突变的错误运动方式，其团队当前正对耳聋症状相关细胞突变展开研究，并透露已获很大进展，他充满信心地说：“问题搞清楚了，耳聋的人便有机会完全恢复听力！”
不过张明杰坦言，虽然他们已为相关研究奠定重要基础，但人类疾病始终是由各种类的细胞变化所决定的，“机动蛋白”仅是当中较为重要的一种，因此未来还需要对更多引起疾病的蛋白种类进行研究。有关研究成果亦刚在上周五出版的生命科学界权威学术期刊《细胞》中刊出，广获世界重视。
推荐原始出处：
Cell, Volume 138, Issue 3, 537-548, 7 August 2009 doi:10.1016/j.cell.2009.05.030
Myosin VI Undergoes Cargo-Mediated Dimerization
Cong Yu1,3,Wei Feng1,3,Zhiyi Wei1,Yohei Miyanoiri1,Wenyu Wen1,Yanxiang Zhao2andMingjie Zhang1,,
1 Department of Biochemistry, Molecular Neuroscience Center, Hong Kong University of Science and Technology, Clear Water Bay, Kowloon, Hong Kong
2 Department of Applied Biology and Chemical Technology, Hong Kong Polytechnic University, Hung Hom, Kowloon, Hong Kong
Myosin VI is the only known molecular motor that moves toward the minus ends of actin filaments; thus, it plays unique roles in diverse cellular processes. The processive walking of myosin VI on actin filaments requires dimerization of the motor, but the protein can also function as a nonprocessive monomer. The molecular mechanism governing the monomer-dimer conversion is not clear. We report the high-resolution NMR structure of the cargo-free myosin VI cargo-binding domain (CBD) and show that it is a stable monomer in solution. The myosin VI CBD binds to a fragment of the clathrin-coated vesicle adaptor Dab2 with a high affinity, and the X-ray structure of the myosin VI CBD in complex with Dab2 reveals that the motor undergoes a cargo-binding-mediated dimerization. The cargo-binding-induced dimerization may representa general paradigm for the regulation of processivity for myosin VI as well as other myosins, including myosin VII and myosin X.