迷信家提醒固醇分子经过Smoothened卵白分子内通道调理Hedgehog旌旗灯号的机理

北京工夫2020年9月14日晚23时，Nature Chemical Biology杂志在线揭橥了美国德克萨斯年夜学东北医学中间李晓淳博士课题组题为“Sterols in an intramolecular channel ofSmoothened mediate Hedgehog signaling”的论文。该研讨经过构造生物学的办法，联合相干试验具体论述了固醇类配体经过Smoothened（SMO）卵白分子内通道调理Hedgehog（HH）旌旗灯号通路的机理。

HH旌旗灯号通路是调控植物发育的症结旌旗灯号通路之一，并与人体多种癌症亲密相干。HH卵白受体Patched-1（PTCH1）经过下降细胞膜上自在胆固醇（freecholesterol）和一些氧化固醇（oxysterol）浓度克制下流组分SMO卵白。2018年该试验室在Nature和Science上揭橥了两篇文章初步提醒了HH若何联合PTCH1从而解除了PTCH1对SMO的克制，激活HH旌旗灯号通路。

SMO是F家族G卵白偶联受体（GPCR）成员，包括一个富含半胱氨酸胞外构造域（CRD），七次跨膜构造域（7-TMs）和一个200氨基酸阁下的C端构造域，是医治HH相干癌症药物的主要靶点。2019年，李晓淳课题组和匹兹堡年夜学张诚课题组协作在Nature杂志报道了SMO联合氧化固醇24，25-EC并偶联Gi卵白的复合体构造，并初步阐释了固醇类配体经过SMO的穿膜构造域激活的机制。

此次任务中，李晓淳团队辨别解析了SMO–Gi复合物联合SAG（人工分解的SMO冲动剂）和更高分辩率的联合24，25-EC的冷冻电镜（Cryo-EM）构造。SMO–Gi–SAG构造中，7-TMs较低地位联合一个内源胆固醇分子；在SMO–Gi–24，25-EC构造中，除了之前报道的7-TMs内较高地位的联合位点外，作者判定到一个全新的位于TM6胞内涵伸区的24，25-EC联合位点。加上已知的位于CRD的固醇联合位点，四个固醇联合位点构成了一个SMO分子内的通道。作者猜测固醇分子可以在通道内运输，而当固醇在7-TMs集合时，SMO将会激活。

随后，作者设计了D384R和G111C/I496C两个渐变体，在分歧地位阻断SMO分子内通道。在试验中，这两个SMO渐变体都表示为继续性激活；经过构造解析，作者发明这两个渐变辨别将内源胆固醇阻断在7-TMs内两个联合位点中，从而验证猜测。

基于构造和功效试验剖析，作者提出了SMO的任务模子：在低浓度胆固醇情况中，SMO分子内通道疏通，进入7-TMs的胆固醇可以经过CRD逃逸，而SAG可以将其阻断在7-TMs，从而激活SMO；高浓度胆固醇则会填充全部通道，位于CRD的联合位点被占领，胆固醇将会在7-TMs中积聚，从而激活SMO。

李晓淳试验室博士后齐晓峰为本文的第一作者，龙韬博士亦为本文做出主要奉献。本研讨整合了此前关于SMO研讨成果，提醒了CRD、冲动剂/拮抗剂、多个固醇类配体位点调理SMO活性的机制，将为HH旌旗灯号通路相干抗癌药物研发及优化供给参考。(100yiyao.com）