朱順義組發現蝎毒素功能進化的新機制:變構通訊介導的超距效應

  1218,中國科學院動物研究所朱順義團隊在 Mol Biol and Evol 雜志在線發表了題為“Scorpion toxins: positive selection at a distal site modulates functional evolution at a bioactive site”的研究論文,首次揭示了變構通訊介導的超距效應(action at a distance)在蝎毒素結構和功能進化中的關鍵作用。   

  先前的許多研究已經表明,蛋白質生物活性位點的正選擇驅動了基因功能的多樣性進化。但是,遠離生物活性區域的正選擇位點的進化和功能意義尚不清楚。2016年,他們的一項研究發現,特異性靶向昆蟲和哺乳動物鈉通道的蝎α-型神經毒素在承受正選擇的生物活性位點區域(直接與鈉通道結合)遠端存在一個快速進化的非生物活性位點(位點52(不參與鈉通道的結合)見圖)。   

  在本項研究工作中,該團隊利用定點突變技術,結合結構分析、電生理學實驗和活體毒性測定技術,首次發現在不同的蝎α-型神經毒素位點52引入不同類型的氨基酸能夠選擇性地改變這些毒素的結構和功能。分子動力學模擬發現此遠端位點突變可以誘發變構效應導致毒素生物活性位點區域的構象動力學發生改變,進而引發功能分化。這一結果提示遠端位點的進化與生物活性位點的正選擇密切相關。統計偶聯分析進一步揭示了它們之間的共進化關系。該研究表明了毒素內部位點間的超距效應以及補償突變介導的共進化為有毒動物應對獵物/捕食者選擇壓力的一種適應性策略(見圖)。這些發現為理解蝎毒素內在生命(inner life)的活動基礎以及分子進化的生化機制提供了全新的思維,有助于推動聚焦遠端正選擇位點突變的蛋白質功能進化研究方向的發展。   

  論文第一作者為中科院動物所博士畢業生朱麗梅。本實驗室高級工程師高斌以及博士生袁守麗參加了此項研究。朱順義研究員為通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學基金的資助。(論文鏈接 

關于我們
聯系我們
地  址:北京市朝陽區北辰西路1號院5號
郵  編:100101
電子郵件:ioz@ioz.ac.cn
電  話:+86-10-64807098
傳  真:+86-10-64807099
友情鏈接
彩88-入口