清華新聞網1月8日電 膜融合是細胞內最重要的生命活動之一。保守的SNARE家族蛋白通過形成高度穩(wěn)定的SNARE復合體介導膜融合,。SNARE復合體必須被解聚成單體以便循環(huán)使用,，而這依賴于ATP酶NSF蛋白。NSF通過適配蛋白SNAP與SNARE復合體結合形成20S復合體,，隨后水解ATP產生能量將SNARE復合體解聚,。自1998年科學家發(fā)現(xiàn)NSF以來，NSF解聚SNARE復合體的工作機制一直是研究熱點,。雖然已有20S復合體的結構,，但由于缺少解聚中間態(tài)的信息，SNARE復合體解聚的機制依舊不清楚,。
1月2日,，清華大學生命科學學院隋森芳課題組與陳春來課題組合作，在《自然·通訊》（Nature Communications）雜志發(fā)表了題目為“單分子雙色和三色FRET研究揭示了NSF解聚SNARE復合體過程中的過渡態(tài)”（Single-molecule two- and three-colour FRET studies reveal a transition state in SNARE disassembly by NSF）的研究論文,，澄清了SNARE解聚的順序問題,。
研究人員首次利用單分子三色FRET技術在接近生理環(huán)境（即膜存在的條件）下監(jiān)測NSF解聚SNARE復合體的過程，這一實驗方案在硬件,、生化樣品制備和數據處理方面都極具挑戰(zhàn)性,。通過biotin標記的磷脂組裝的納米盤將SNARE復合體固定在玻片上，組成SNARE復合體的三個蛋白（Syntaxin,、Vamp和SNAP25）分別標記上Cy3,、Cy5和Cy7熒光染料，基于研究人員的設計,，在所有三個FRET對之間都有很高的FRET效率,。隨后加入NSF、a-SNAP,、ATP,、Mg2+啟動反應，同時使用全內反射顯微鏡記錄熒光信號,，根據信號的軌跡獲取動態(tài)信息（圖1）,。基于方法上的進步，以及同時捕獲三個蛋白運動的精妙實驗設計,，研究人員能夠捕捉到比早先報道更豐富的信息,。他們觀察到SNARE復合體的解聚存在兩條主要路徑。一條路徑是Syntaxin首先以可觀察到的瞬時狀態(tài)在N端與復合物的其余部分分離,，然后完全解離,。另一條路徑是VAMP首先與Syntaxin和SNAP25解離（圖2）。這個實驗結果澄清了領域內的一個重要問題,，即SNARE復合體的解聚主要是一個依次解離的過程,，而不是以前報道的同時解離的方式。
圖1.單分子三色FRET實驗流程示意圖（a）和典型的熒光軌跡（b）和（c）
圖2. NSF解聚SNARE復合體的兩條主要路徑示意圖
生命學院隋森芳教授,、陳春來副教授和孫珊副研究員為論文共同通訊作者,。生命學院已出站博士后蘇德希爾·切帕利（Sudheer K. Cheppali）、2019級博士生李暢,、2018級博士生邢文婧（已畢業(yè)）為論文共同第一作者,。研究得到國家自然科學基金委、國家重點研發(fā)計劃,、北京生物結構前沿研究中心,、膜生物學國家重點實驗室等的經費資助。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-55531-0
供稿：生命學院
編輯：李華山
審核：郭玲
