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科研进展

丛尧研究组合作揭示LETM1可形成Ca2+/H+反向转运体

9月27日,国际学术期刊Scientific Reports在线发表了中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所国家蛋白质科学中心(上海)丛尧课题组与南开大学生命科学学院沈月全课题组的合作研究论文。

2016-10-09 浏览量:2486

作者丛尧组

         9月27日,国际学术期刊Scientific Reports在线发表了中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所国家蛋白质科学中心(上海)丛尧课题组与南开大学生命科学学院沈月全课题组的合作研究论文“Leucine zipper-EF-hand containing transmembrane protein 1 (LETM1) forms a Ca2+/H+ antiporter ”。该研究采用电镜技术结合生化及细胞生物学方法揭示了跨膜蛋白LETM1(Leucine zipper-EF-hand containing Transmembrane protein 1)可形成Ca2+/H+反向转运体以及其受pH调控的结构基础,为进一步研究LETM1 Ca2+/H+反向转运体以及线粒体中的钙离子稳态提供了基础。 线粒体不仅是细胞进行有氧呼吸的主要场所,还参与细胞程序性死亡、细胞周期调控及细胞发育调节等重要的生理活动。

         线粒体作为钙存储细胞器,其诸多功能均由钙离子调控,因此钙信号在线粒体中的调节作用十分重要。LETM1是位于线粒体内膜上的通道蛋白,最初被认为是一种线粒体内膜上的钾离子和氢离子的交换转运体。但是近期有工作显示LETM1可能是一种Ca2+/H+反向转运通道蛋白,然而对其结构基础及转运机制尚不清楚。

          丛尧研究员与沈月全教授密切合作,带领邵娟和付政麟等实验室成员,依托国家蛋白质科学中心(上海)的先进电镜设施,解析了不同pH条件下LETM1形成通道蛋白的负染电镜三维结构。结构分析显示,LETM1通过多聚才能形成通道蛋白,以完成Ca2+/H+反向转运的功能,并且LETM1在酸性及碱性条件下呈现两种不同的三维构象,进而调控钙离子的运输。同时,功能实验显示在HeLa细胞中敲除或者过表达LETM1会明显地减少或者增加线粒体中的Ca2+浓度;另外鼠源LETM1的Glu221对于其发挥功能是必需的,将其突变为谷氨酰胺会破坏LETM1的Ca2+转运功能。进一步的生化实验表明纯化的LETM1具有Ca2+/H+反向转运活性,而且这种活性随着其浓度的增加而加强。本项工作揭示了LETM1可通过多聚形成Ca2+/H+反向转运通道蛋白,促进了LETM1 Ca2+/H+反向转运体以及线粒体中钙离子稳态的研究。

         该研究得到国家蛋白质科学中心(上海)冷冻电镜系统及数据库与计算分析系统的大力支持。参与该研究的还包括南开大学杨雪副教授。该研究得到国家自然科学基金委、国家科技部、中国科学院战略性先导科技专项(B类)和上海市科委等的资助。

论文链接:http://www.nature.com/articles/srep34174

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