李向東博士PNAS解析肌球蛋白的關鍵新機制

　　來自中科院動物研究所的研究人員獲得了包含多個結構域的肌球蛋白5a的關鍵結晶結構，并進行了結構比對，從而為理解鈣調素與肌球蛋白5a的作用機制提供了新觀點。

　　這一研究成果公布在《美國國家自然科學院院刊》（PNAS）雜志上。文章的通訊作者是中國科學院動物研究所李向東博士，主要從事細胞內物質轉運的分子機制研究及無脊椎動物肌肉系統發育調節研究。近年來取得的研究成果主要發表于國際核心學術期刊，包括PNAS, J. Biol. Chem., Biochemistry, Insect Molecular Biology等。

　　肌球蛋白（myosin）是一種重要的馬達蛋白，最早發現于肌肉組織。不過這種蛋白也廣泛存在于非肌細胞中，為細胞質流動、細胞器運動、物質運輸、有絲分裂、胞質分裂等活動提供必要的力。肌球蛋白參與了多種生理過程，是細胞活動的重要調節者。

　　目前人們已經發現了十幾種肌球蛋白，其中肌球蛋白5a (myosin-5a)是細胞內起關鍵轉運作用的分子馬達，其功能通過結合于其上的第一個異亮氨酸-谷氨酰（IQ）結構域上鈣調素進行調控。在這篇文章中，研究人員解析了包含這一馬達結構域，以及結合鈣調素的IQ1復合物的肌球蛋白5a結晶結構。

　　通過將IQ1-鈣調素復合物有結合鈣，與無結合鈣的兩種結構進行比對，研究人員發現了鈣離子誘導的鈣調素的構象變化。由此研究人員證明鈣調素在鈣離子轉化 過程中，能不斷的與IQ1相互作用，并且IQ1結合位點也極大的改變了鈣調素中鈣離子的熱力學和動力學機制，這些研究為理解鈣調素與肌球蛋白5a的作用機 制提供了新觀點。

　　鈣(Ca2+)作為一種第二信使, 在細胞生長發育和脅迫響應的信號轉導中發揮重要作用，比如植物在感受發育相關信號以及生物或非生物脅迫的刺激后, 通過激發Ca2+泵和Ca2+通道, 進而誘導細胞內Ca2+濃度出現快速和瞬時的變化(即鈣瞬變, Ca2+ transients), 最終產生刺激特異性的生理反應.

　　肌球蛋白在許多疾病中發揮了重要作用，如最近日本千葉大學研究人員發現一種名為“肌球蛋白輕鏈9／12”（Myl9／12）的蛋白質在哮喘等難治性過敏疾 病的發病中發揮了關鍵作用。研究發現，Myl9／12蛋白質是CD69分子的一種新的配基，阻斷二者之間的互動可有效改善實驗鼠的過敏性呼吸道炎癥，比如 哮喘。

　　研究小組制成了能夠阻止Myl9／12蛋白質發揮作用的抗體，并在實驗鼠身上確認了這種抗體的效果。他們還成功開發了適用于人體的抗體物質，正在推進實用化的研究。目前對于重度哮喘的治療主要是注射類固醇，但是有可能導致患者免疫力下降。