摘要:本文旨在记录超分子复合物(如马达、泵和时钟 ATPase)中的能量转换和调节相互作用。使用自旋标记电子顺磁共振 (EPR) 光谱通过运动和距离测量来表征动力学和结构特征。特别是,我们重点研究了肌球蛋白 ATPase 与肌动蛋白-肌钙蛋白-原肌球蛋白、神经驱动蛋白 ATPase 与微管、P 型离子动力 ATPase 和蓝藻时钟 ATPase。最后,我们描述了各种能量转换系统的分子机制之间的关系或共同原理,以及柔性元件从一种状态到另一种状态的大规模热结构转变如何先于随后的不可逆化学反应。
在原核生物和真核生物中,大多数已鉴定的离子泵 ATPase 属于以下三种结构类型之一。(i)F1Fo ATPase(F 型)存在于线粒体内膜(2)、叶绿体类囊体膜(3)和细菌细胞质膜(4)中。(ii)E1E2 ATPase(P 型)存在于真菌(5)、植物(6)和动物的细胞质膜中[包括 Na',K4-ATPase(7)和 H +,K + -ATPase(8)],以及肌细胞的肌浆网(Ca 2+-ATPase)(9)和细菌细胞质膜(K+-ATPase)(10,11)。 (iii) 已鉴定出第三类 ATPase(V 型),并从真菌和植物液泡(参考文献 12 及其中的参考文献)、包被囊泡(13、14)和嗜铬颗粒(15、16)的膜中部分纯化。正如 Mellman 等人(17)所建议的,我们使用术语“液泡 ATPase”来指代第三类 ATPase。F1Fo ATPase 通常使用 H+ 的电化学梯度(18)或偶尔使用 Na+ 梯度(19)来合成 ATP。这种类型的酶也表现出 ATPase 活性,在某些情况下仅在用蛋白酶活化后才表现出 ATPase 活性(20)。叠氮化物和 N,N'-二环己基碳二酰亚胺可抑制 F1Fo ATPase 的酶活性;寡霉素也可抑制线粒体 ATPase(21)。在 E1E2 ATPases 中,ATP 水解释放的能量与阳离子跨膜转运偶联。酶循环通过构象状态,包括形成磷酸化中间体。酶活性不受叠氮化物或寡霉素的影响,但被钒酸盐特异性抑制,在大多数情况下被 N-乙基马来酰亚胺和异硫氰酸荧光素抑制,而对于 Na4 ,K4-ATPase,则被乌巴因抑制 (5-11)。液泡 ATPases 似乎会水解 ATP,产生质子梯度,用于酸化细胞内区室 (12、17、22)。这组 ATP 酶因其抑制剂特异性而与其他两组 ATP 酶区分开来。液泡 ATPase 不受叠氮化物、寡霉素、钒酸盐或乌巴因的抑制。相反,
在这项研究中,Kravčenko及其同事提高了我们对突触囊泡(SVS)(SVS)的理解,这对于神经递质的存储和释放至关重要。采用冷冻电子断层扫描,该研究表征了SV蛋白的多样性,其中包括SV表面上的小蛋白,内部的细长蛋白,以及随机分布在SVS表面的大V -ATP酶。v - ATPase结构显示出另一种跨膜相互作用伴侣突触素。这项研究在网格蛋白涂层的网状蛋白笼中发现了v- ATPases,并在囊泡上部分组装了网状蛋白涂层,并在神经元内和神经元内部,提供了对其结构对称性的见解。此外,该研究确定了细胞膜附近没有囊泡的网状蛋白篮。这些发现突出了SV的复杂分子结构,提供了广泛的透视图并补充了传统的蛋白质组学分析和荧光显微镜。
摘要:DEAD-box ATPase 是 RNA 生物学各个方面必不可少的普遍存在的酶。然而,这些酶有限的体外催化活性与它们复杂的细胞作用不一致,最显著的是它们在核糖核蛋白 (RNP) 组装过程中驱动大规模 RNA 重塑步骤。我们描述了 60S 核糖体生物合成中间体的低温电子显微镜结构,揭示了 DEAD-box ATPase Spb4 的上下文特异性 RNA 解旋如何导致 rRNA 二级结构的广泛、序列定向重塑。多个顺式和反式相互作用稳定了催化后高能中间体,从而驱动 rRNA 结构域 IV 内根螺旋结构的组织。该机制解释了如何利用 DEAD-box ATPase 有限的链分离来提供非平衡方向性并确保高效准确的 RNP 组装。
质膜 H + -ATPases (PMA) 通过消耗 ATP 将 H + 从细胞质中泵出,从而产生膜电位和质子动力,以便营养物质跨膜转运进出植物细胞。PMA 通过调节根系生长、营养物质吸收和转运以及与丛枝菌根建立共生关系来参与营养物质的获取。在营养胁迫下,PMA 被激活以泵出更多的 H + 并促进有机阴离子排泄,从而提高根际营养物质的有效性。本文我们综述了 PMA 在植物有效获取和利用各种营养物质方面的生理功能和潜在分子机制的最新进展。我们还讨论了 PMA 在提高作物产量和品质方面的应用前景。
目前,关于睡眠在从大脑(或CNS)中清除毒素或代谢废物中的作用中仍然存在许多问题。令人着迷的研究评估大脑在睡觉和清醒时小鼠的活性导致科学家识别在氯胺酮麻醉下表现出的协调神经元活性[8]。作者强调,神经元的作用是有效的泵,就像钠/钾ATPases的动力所证明的那样[8]。此外,在醒着小鼠时未表现出在麻醉下表现出的协调神经元活性[8]。除了展示明显的协调神经元活性外,间质性和脑脊髓液动力学的变化还导致作者表明,在睡眠期间表现出的协调性脑活动可能会显示出最有效地清除脑部废物(代谢副产品)的时间。然而,另一项研究发现了在小鼠醒来的时间发生了支持最重要的代谢废物清除时间的证据[9]。这些研究提出了新问题,例如:睡眠质量会影响清除水平吗?即使在睡觉时(比清醒)更少(清除)发生(清除率),什么可以在睡觉时获得最高水平的去除水平?
摘要 4 AM 和 0.5 AM 钒 (V) [V(V),钒酸盐] 分别完全抑制了脱膜海胆精子鞭毛和用 0.1 mM ATP 重新激活的胚胎纤毛的运动能力。0.5-1 AM V(V) 可抑制潜伏形式的动力蛋白 1 的 Mg2+ 激活 ATPase 活性 (ATP 磷酸水解酶,EC 3.6.1.3) 50%,而 Ca2+ 激活 ATPase 活性则不那么敏感。V(V) 对鞭毛摆动频率和动力蛋白 1 ATPase 活性的抑制似乎不是与 ATP 竞争的。与其他报告一致的是,V(V) 对 (NaK)ATPase 的抑制在 ATP 存在下起效较慢,而在 ATP 不存在下起效相对较快。然而,对于动力蛋白,无论是否存在 ATP,抑制都会以快速的速度发生。浓度为 1 mM 的儿茶酚可逆转 V(V) 对重新激活的精子运动、动力蛋白 ATPase 和 (NaK)ATPase 的抑制。浓度高达 500 AM 的 V(V) 对肌球蛋白和肌动球蛋白 ATPase 均无抑制作用。V(V) 的抑制提供了一种可能的技术,用于区分动力蛋白和肌球蛋白在不同形式的细胞运动中的作用。
基于基因型的癌症治疗,即用高选择性分子靶向致癌突变改变的信号通路,对癌症治疗大有裨益,因为这些靶向药物通常可导致显著的临床反应并且毒性降低。但并非所有癌症驱动突变都可以用药治疗。例如,肿瘤抑制基因的功能丧失改变就不是直接靶向的。影响 SWI/SNF 染色质重塑/肿瘤抑制基因复合物各种亚基的突变,例如编码两种互斥的 ATPase 之一的 SMARCA4,存在于约 25% 的人类癌症中。SMARCA4 的旁系同源物 SMARCA2 很少发生突变,但在肿瘤中常常发生表观遗传沉默。SMARCA4/2 同时丧失是卵巢癌和肺癌亚组的特征,与非常差的预后有关。除了肿瘤抑制基因缺失之外,一些激活性致癌突变(如 KRAS 中的突变)已被证明很难靶向。尽管 RAS 抑制剂 sotorasib 最近获批用于治疗反应率低于 50% 的 KRAS G12C 肺癌,但它对其他 KRAS 突变无效。因此,需要替代治疗方案来靶向这些仍然难以治疗的癌症。
摘要 目的 标志性致癌基因 MYC 驱动大多数肿瘤的进展,但小分子药物直接抑制 MYC 尚未进入临床试验。MYC 是一种依赖几种结合伙伴发挥作用的转录因子。因此,我们探索了通过胰腺导管腺癌 (PDAC) 中的相互作用组靶向 MYC 的可能性。 设计 为了在所有 MYC 结合伙伴中找出最合适的靶点,我们构建了一个靶向 shRNA 文库,并在培养的 PDAC 细胞和小鼠肿瘤中进行筛选。 结果 出乎意料的是,发现许多 MYC 结合伙伴对培养的 PDAC 细胞很重要,但在体内却不是必需的。然而,有些对自然环境中的肿瘤也是必不可少的,其中 ATPases RUVBL1 和 RUVBL2 排名第一。生长素-降解元系统降解 RUVBL1 导致培养的 PDAC 细胞停滞(而非未转化细胞),并导致小鼠的肿瘤完全消退,而此前免疫细胞浸润。从机制上讲,RUVBL1 是 MYC 建立致癌和免疫逃避基因表达所必需的,从而确定 RUVBL1/2 复合物是 MYC 驱动癌症中可用药的弱点。结论我们研究的一个含义是 PDAC 细胞依赖性受环境的强烈影响,因此应在体外和体内进行基因筛选。此外,生长素-降解元系统可应用于 PDAC 模型,从而允许在活体小鼠中进行靶标验证。最后,通过揭示 RUVBL1/2 复合物的核功能,我们的研究提出了一种使胰腺癌可能对免疫疗法敏感的药物策略。
摘要 目的 标志性致癌基因 MYC 驱动大多数肿瘤的进展,但小分子药物直接抑制 MYC 尚未进入临床试验。MYC 是一种依赖几种结合伙伴发挥作用的转录因子。因此,我们探索了通过胰腺导管腺癌 (PDAC) 中的相互作用组靶向 MYC 的可能性。 设计 为了在所有 MYC 结合伙伴中找出最合适的靶点,我们构建了一个靶向 shRNA 文库,并在培养的 PDAC 细胞和小鼠肿瘤中进行筛选。 结果 出乎意料的是,发现许多 MYC 结合伙伴对培养的 PDAC 细胞很重要,但在体内却不是必需的。然而,有些对自然环境中的肿瘤也是必不可少的,其中 ATPases RUVBL1 和 RUVBL2 排名第一。生长素-降解元系统降解 RUVBL1 导致培养的 PDAC 细胞停滞(而非未转化细胞),并导致小鼠的肿瘤完全消退,而此前免疫细胞浸润。从机制上讲,RUVBL1 是 MYC 建立致癌和免疫逃避基因表达所必需的,从而确定 RUVBL1/2 复合物是 MYC 驱动癌症中可用药的弱点。结论我们研究的一个含义是 PDAC 细胞依赖性受环境的强烈影响,因此应在体外和体内进行基因筛选。此外,生长素-降解元系统可应用于 PDAC 模型,从而允许在活体小鼠中进行靶标验证。最后,通过揭示 RUVBL1/2 复合物的核功能,我们的研究提出了一种使胰腺癌可能对免疫疗法敏感的药物策略。