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有丝分裂过程中,纺锤体组装检验点(mitotic checkpoint for spindle assembly,SAC)负责调控有丝分裂中期向后期的转化,以保证遗传物质平均地分配到子细胞中。SAC能够检测出未与纺锤体微管结合的动粒,进而抑制有丝分裂后期的起始,直到所有姐妹染色单体都与微管结合。BubR1是SAC中有丝分裂检验点复合物(mitotic checkpoint complex,MCC)的关键组分之一;并且在稳定动粒-微管连接和染色体列队过程中发挥重要作用。BubR1包含三个主要结构域:N端区域与动粒定位相关;中间结构域能够与Bub3相互作用;而C端为丝/苏氨酸激酶区。尽管前人对BubR1做了大量研究,但其激酶区在检验点中起何作用却存在巨大争议。为了阐明BubR1激酶调控的分子机制,首次解析了果蝇BubR1(BubR1c)激酶区无底物结合及结合了ADP·2Mg2+状态下的晶体结构。两种状态下的BubR1c均处于活化构象,但结合ADP后其G-loop仍处于开放状态。BubR1c的整体结构呈现为典型的蛋白激酶折叠,在其催化核心区的N端含有一段与Bub1c激酶结构类似的延伸区,对激酶整体结构的稳定和活化起重要作用。N端延伸区在各物种Bub1和BubR1中的保守性揭示出Bub激酶家族维持激酶活化状态的独特机制。合作方发现了一种能够特异性结合并抑制BubR1激酶活性的小分子,BRT-1,分子对接模型显示其结合位点并不在ATP结合口袋,而是位于N端延伸区与αC螺旋之间的疏水凹槽中。结合位点突变体的酶活实验证实了该模型的正确性。我们的工作为进一步深入探索BubR1激酶区的生理功能提供了结构基础,为靶向性设计BubR1激酶的抑制剂创造了可能。 Talin能够激活整合素(integrin),同时作为连接细胞骨架与跨膜受体整合素的桥梁,在细胞粘附、迁移等过程中发挥着关键的调控作用。整合素的激活反应是通过Talin-FERM结构域的F3结合整合素β亚基的胞内尾段来完成的。Talin在体内存在自抑制与活化两种状态,我们之前解析的F2F3/R9复合物结构显示,在自抑制状态下,整合素结合位点F3与其尾部片段Talin-R9(1654-1822 a.a.)结合,此时整合素不能被活化。然而,Talin作为一个270 kD的大蛋白,除了F3和R9以外的部分在Talin自身的活化过程中如何协同发挥作用,至今仍是未知的。我们分别解析了Talin R9-10(1654-1973 a.a.)、R10-11(1815-2140 a.a.)的双螺旋束晶体结构,单独的R9、R10、R11均为5-螺旋的螺旋束结构,R9-10之间通过一条长α-螺旋连接,R9和R10交错排列在该螺旋的两侧,夹角约为150°;R10-11之间的柔性连接区在周围氢键网络的稳定下,使R10和R11形成了约120°的夹角。晶体结构中观察到的夹角与前人的小角散射及电镜结果相吻合。结合已有的R7-8、R11-12结构进行重叠,得到的R7-12拼接结构模型表现为伸展的长棒状,R8则凸出于长棒之外;R10-12不影响F3的结合;而R8不仅在空间上遮盖了F3的结合位点,而且可能通过电荷排斥F2F3。凝胶排阻层析实验也证实了这一点。我们的工作为进一步阐释Talin的自抑制机制提供了分子基础。