中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院研究團(tuán)隊(duì)揭示了分選轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白SNX25通過(guò)氧化還原依賴的方式調(diào)控內(nèi)涵體GPCR-G蛋白信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機(jī)制。相關(guān)研究以“Redox-Modulated SNX25 as a Novel Regulator of GPCR-G Protein Signaling from Endosomes”為題在線發(fā)表于氧化還原領(lǐng)域權(quán)威期刊Redox Biology.

最近十幾年來(lái)，越來(lái)越多的研究表明，GPCR與G蛋白偶聯(lián)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)不僅可以發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)膜上，也可以發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)涵體上。內(nèi)涵體GPCR-G蛋白信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與癌癥、骨骼發(fā)育、神經(jīng)興奮和糖尿病等生理和病理過(guò)程密切相關(guān)。RGS蛋白(G蛋白信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)因子)能激活Gα亞基的GTP水解酶活性，促進(jìn)Gα亞基的失活，從而終止G蛋白信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。 RGS蛋白對(duì)質(zhì)膜上GPCR-G蛋白信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的調(diào)控作用被廣泛報(bào)道。但內(nèi)涵體上GPCR-G蛋白信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的調(diào)控機(jī)制，尤其是內(nèi)涵體上G蛋白信號(hào)終止的分子機(jī)制，仍有待進(jìn)一步研究。

研究團(tuán)隊(duì)利用免疫沉淀-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)和熒光共定位等實(shí)驗(yàn)方法，發(fā)現(xiàn)SNX25的PX結(jié)構(gòu)域能結(jié)合一些經(jīng)典的RGS蛋白，包括RGS2、RGS4、RGS8和RGS17。通過(guò)結(jié)構(gòu)生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)SNX25與RGS蛋白的相互作用主要依賴SNX25-PX結(jié)構(gòu)域中C566與RGS蛋白N端半胱氨酸形成的分子間二硫鍵，且該相互作用受氧化還原的調(diào)控。通過(guò)熒光共定位實(shí)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)PXA和PXC結(jié)構(gòu)域可以介導(dǎo)SNX25靶向內(nèi)涵體。通過(guò)招募經(jīng)典RGS蛋白到內(nèi)涵體，SNX25可以促進(jìn)內(nèi)涵體上Gα_i/q蛋白的失活，最終抑制內(nèi)涵體上GPCR-G_i/q偶聯(lián)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（圖1）。

此外，團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)SNX25/RGS復(fù)合物不僅可以結(jié)合激活型G_i/q;(GTP結(jié)合態(tài))，也可以結(jié)合失活型G_i/q;(GDP結(jié)合態(tài))。通過(guò)將失活型G_i/q;募集到內(nèi)涵體上， SNX25/RGS蛋白復(fù)合物還可以抑制質(zhì)膜上GPCR- G_i/q信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。

廣州健康院博士后張玉龍和碩士研究生余致君為共同第一作者，徐進(jìn)新研究員和劉勁松客座研究員為共同通訊作者。該研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和呼吸疾病全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主課題等項(xiàng)目的支持。

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圖1 SNX25調(diào)控GPCR-G蛋白信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機(jī)制