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武漢物數(shù)所在泛素動態(tài)結(jié)構(gòu)研究方面獲進展

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武漢物數(shù)所在泛素動態(tài)結(jié)構(gòu)研究方面獲進展

摘要: 　　中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)所學(xué)習(xí)員唐淳帶領(lǐng)的生物大分子動態(tài)學(xué)學(xué)習(xí)團隊，于6月13日在美國科學(xué)院院刊（PNAS）在線發(fā)表題為Ubiquitin S65 phosphorylation engenders a pH-sensitive conformational switch 的 ...

　　中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)所學(xué)習(xí)員唐淳帶領(lǐng)的生物大分子動態(tài)學(xué)學(xué)習(xí)團隊，于6月13日在美國科學(xué)院院刊（PNAS）在線發(fā)表題為Ubiquitin S65 phosphorylation engenders a pH-sensitive conformational switch 的學(xué)習(xí)論文。他們的工作揭示了泛素單體的S65被磷酸化后，呈現(xiàn)出四種能相互轉(zhuǎn)化的構(gòu)象，解析了每種構(gòu)象的三維結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了這些構(gòu)象的組成比例受pH值調(diào)節(jié)。進一步，利用單分子熒光技術(shù)，他們發(fā)現(xiàn)泛素單體的構(gòu)象變化還影響到泛素鏈的四級結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致泛素能夠與不同的靶蛋白結(jié)合，執(zhí)行不同的功能。
　　2014年的學(xué)習(xí)報道首次指出泛素能被PINK1在其S65位點磷酸化，磷酸化泛素能激活PARKIN，導(dǎo)致線粒體自噬，但對于磷酸化泛素其它的生物學(xué)功能仍不清楚。在最新的這篇PNAS論文中，武漢物數(shù)所生物大分子動態(tài)學(xué)學(xué)習(xí)團隊運用生物磁共振技術(shù)和其它生物物理方法，對磷酸化泛素同時存在的舒展態(tài)和收縮態(tài)結(jié)構(gòu)進行了精確的解析，發(fā)現(xiàn)舒展態(tài)和收縮態(tài)磷酸化泛素的磷酸基團有著截然不同的pKa值，分別為7.2和5.8。因此當(dāng)溶液pH升高時，磷酸化泛素會趨于收縮態(tài)結(jié)構(gòu)，而當(dāng)溶液pH降低，磷酸化泛素會趨于舒展態(tài)結(jié)構(gòu)。
　　在細胞中，不同亞細胞部位有不同的pH值，細胞在不同的生理和病理狀態(tài)下，局域的pH值也發(fā)生變化。磷酸化和泛素化是兩種最為常見的蛋白質(zhì)翻譯后修飾，磷酸化能夠賦予泛素的結(jié)構(gòu)和功能對環(huán)境pH的敏感性，這一發(fā)現(xiàn)將對生物學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生深遠影響。
　　唐淳帶領(lǐng)的生物大分子動態(tài)學(xué)學(xué)習(xí)團隊多年從事泛素動態(tài)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，已完成了一系列重要發(fā)現(xiàn)。他們利用波譜分析，首次發(fā)現(xiàn)泛素單體之間存在極弱的非共價作用（Angew. Chem.， 2012），這種非共價相互作用，可以調(diào)節(jié)泛素鏈亞基之間的四級結(jié)構(gòu)，使泛素鏈通過構(gòu)象選擇機制與結(jié)構(gòu)和功能各異的配體發(fā)生相互作用（eLife， 2015）。
　　生物大分子動態(tài)學(xué)學(xué)習(xí)團隊副學(xué)習(xí)員董旭和龔洲為論文共同第一作者。畢業(yè)于武漢物數(shù)所生物大分子動態(tài)學(xué)學(xué)習(xí)組的博士劉主，現(xiàn)就職于浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院，作為論文的共通訊作者參與相關(guān)學(xué)習(xí)成果的發(fā)表。這項學(xué)習(xí)得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委和美國霍華德休斯醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)所(HHMI)基金資助。
　　論文鏈接



　　溶液中磷酸化泛素的多態(tài)平衡圖示。隨著pH升高（由橙色背景至青色背景表示）磷酸化泛素被去質(zhì)子化，會趨于收縮態(tài)結(jié)構(gòu)；隨著pH減低（由青色背景至橙色背景表示）磷酸化泛素被質(zhì)子化，會趨于舒展態(tài)結(jié)構(gòu)。

武漢物數(shù)所在泛素動態(tài)結(jié)構(gòu)研究方面獲進展  |  責(zé)任編輯：蟲子
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