解码决定细胞曲率的BAR蛋白组装背后的机制

细胞膜起着至关重要的作用，它充当封闭单元并将细胞内空间与细胞外环境分隔开来。具有不同功能单元的蛋白质在促进蛋白质-膜相互作用中起着关键作用。例如，“Bin-Amphiphysin-Rvs”(“BAR”)结构域蛋白参与调节细胞膜曲率。细胞膜的这种物理弯曲有助于细胞进行各种生物学上重要的过程，例如内吞作用和细胞运动。尽管BAR 蛋白通过组装成高度有序的寡聚单元来驱动膜弯曲，但调节这种现象的潜在机制在很大程度上仍然未知。

现在，研究人员的一项研究揭示了驱动膜表面包含 BAR 结构域的蛋白质寡聚组装的机制。这项研究发表在《科学进展》杂志上，由奈良科学技术研究所 (NAIST) 的 Shiro Suetsugu、Wan Nurul Izzati Wan Mohamad Noor 和 Nhung Thi Hong Nguyen 领导。

谈到这项研究，Suetsugu 说：“窄膜小管上的寡聚 BAR 结构域数量相对较少，因此很难分析它们的组装。因此，我们使用荧光共振能量转移监测来分析含有 F-BAR 的 GAS7 蛋白的寡聚体组装，因为寡聚体 GAS7 组装成比其他的更大。”

为了阐明 GAS7 在膜表面组装的机制，研究人员采用了一种称为荧光共振能量转移 (FRET) 的技术。在这种方法中，研究人员用荧光蛋白标签标记 GAS7b 单元，以监测 GAS7 组装的大小和时间。荧光发射的观察表明，脂质膜表面的 GAS7 组装是一个快速过程，并在几秒钟内开始。这一过程因几种蛋白质的存在而得到加强，包括 Wiskott-Aldrich 综合征蛋白 (WASP)/N-WASP、WISH、Nck、活化的小 GTP 酶 Cdc42 和膜锚定吞噬细胞受体。

还使用巨型膜囊泡通过显微镜检查了 GAS7 在膜上的组装。如果蛋白质不寡聚化，但 GAS7 明显聚集在膜的一部分，则该蛋白质应均匀地结合到膜上，通过这些蛋白质的存在证明寡聚组装(图)。

该团队进一步检查了 WASP 在 GAS7 组装中的作用。WASP 在患有 Wiskott-Aldrich 综合征的患者中发生突变，该综合征与各种免疫系统疾病有关。在这方面，研究人员发现受调节的 GAS7 组装在体外和吞噬作用(细胞膜介导的大颗粒吞噬)过程中都被 WASP 突变所废除。根据研究人员的说法，后者是惊人的，因为已知 GAS7 参与吞噬作用。因此，这些分析为 Wiskott-Aldrich 综合征患者的巨噬细胞中发现的吞噬功能缺陷提供了解释。

总之，WASP、Cdc42 和其他通常与 BAR 结构域超家族蛋白结合的蛋白质促进 GAS7 在脂质膜上的组装。此外，膜表面上的 BAR 结构域组装可作为其他蛋白质结合的“支架”或平台，进一步促进表面下的蛋白质信号传导。总结结果，Suetsugu 总结道：“由于 WASP 蛋白通常与 BAR 蛋白超家族结合，因此此处观察到的组装机制可能也适用于其他 BAR 蛋白。我们相信我们的研究为细胞形状形成和蛋白质凝结物研究提供了突破性的信息。”