冯巍课题组揭示驱动蛋白kinesin-3

　　2018年11月21日，美国国家科学院院刊（PNAS）在线发表中国科学院生物物理研究所冯巍课题组题为“Coiled-coil 1-mediated fastening of the neck and motor domains for kinesin-3 autoinhibition”的研究文章。该研究主要通过生物化学和结构生物学等手段，解析得到驱动蛋白kinesin-3处于活性自抑制状态的高分辨率结构，并揭示驱动蛋白kinesin-3自抑制的分子机制。

　　驱动蛋白是真核细胞内基于微管运动的一类重要分子马达，其可以利用ATP水解产生的能量，沿着微管把蛋白质复合体、mRNA和细胞器运输到特定部位，在细胞内物质运输、细胞分裂等过程中发挥重要作用。驱动蛋白功能的紊乱会导致包括截瘫、中耳炎、哮喘等多种疾病。冯巍课题组一直致力于驱动蛋白kinesin-3的相关研究，前期研究已经揭示驱动蛋白kinesin-3活性状态下的二聚化结构模型（Structure 2012，JBC 2016，JMB 2018）。

　　近期，冯巍课题组又在驱动蛋白kinesin-3活性自抑制的研究方面取得重要进展。驱动蛋白kinesin-3的N-端区域依次包括马达结构域（MD）、颈部螺旋（NC）和卷曲螺旋（CC1）。前期研究表明，CC1可以介导驱动蛋白kinesin-3的活性自抑制，但自抑制的分子机制并不清楚。在该研究中，冯巍课题组解析得到kinesin-3家族蛋白KIF13B的活性状态MD-NC二聚体和自抑制状态MD-NC-CC1单体的高分辨率晶体结构。MD-NC-CC1单体结构显示，CC1出乎意料的断裂成两段螺旋结构，可以同时与NC和MD相互作用，并把两者拴系在一起。通过与MD-NC二聚体结构的比较，CC1介导NC与MD的整合不仅阻止NC二聚体的形成，而且抑制颈部连接部分（NL）与MD的分离以及阻断ADP从MD中的释放，从而使得MD处于活性自抑制状态。因此，在驱动蛋白kinesin-3中，CC1可以把颈部螺旋和马达结构域拴系一起，并同时抑制整个颈部区域（包括NL和NC）。这种新颖的驱动蛋白活性自抑制机制可能进一步适用于其他kinesin-3家族蛋白。

　　该工作由中国科学院生物物理研究所冯巍课题组完成，冯巍课题组助理研究员任锦启和博士生王爽为本文共同第一作者，冯巍研究员为本文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金的资助。

图1：CC1介导驱动蛋白kinesin-3活性自抑制的工作模型

　　文章链接：http://www.pnas.org/content/early/2018/11/21/1811209115

（供稿：冯巍课题组）