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科研进展

Cell Chemical Biology|蒋洪课题组发现2'3'-cGAMP新的结合蛋白

发布时间:Sep 7, 2021

2'3'-cGAMP (2'3'-cyclic GMP-AMP) 是哺乳动物细胞中唯一的环二核苷酸分子,在抗病毒感染的先天免疫反应中起着重要作用。当外源或内源性 DNA 存在于胞质中时,cGAS (cGMP-AMP 合酶) DNA 激活并催化 ATP GTP 生成 2'3'-cGAMPSTING stimulator of interferon genes)作为受体蛋白,与 2'3'-cGAMP 结合后,激活下游 IRF3 NF-κB ,启动先天免疫反应,以产生抗病毒和抗肿瘤作用。因此,2'3'-cGAMP可用作疫苗开发和癌症免疫治疗的佐剂。除了STING之外,有研究表明 HCN4hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channel 4)可以通过 2'3'- cGAMP 抑制 cAMP 信号传导并减慢心率,而 HCN4 2'3'-cGAMP 之间的关系尚未得到验证;另外的研究指出,2'3'-cGAMP HCN4 C-linker 口袋没有结合。所以HCN42'3'-cGAMP之间的关系仍然是个谜。到目前为止,几乎所有关于 2'3'-cGAMP 的研究都集中在其受体 STING 上。由于细菌环状二核苷酸,如c-di-GMPc-di-AMP,具有许多结合蛋白并在细菌中执行各种功能,所以可以推测2'3'-cGAMP在哺乳动物细胞中可能有更多的结合蛋白,行使其他的生物学功能。

近日,蒋洪课题组利用2'3'-cGAMP为母体的光交联亲和探针,鉴定出EF1A12'3'-cGAMP的结合蛋白,2'3'-cGAMP通过结合EF1 complex抑制蛋白翻译过程。这一研究成果于北京时间202192日发表在国际学术期刊 Cell Chemical Biology

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首先研究人员以2'3'-cGAMP为母体合成可光交联、可进行点击化学反应的探针分子。这些探针分子能鉴定出已知靶点STING,并且在与细胞孵育时,也能激起细胞的免疫响应,说明用这些探针寻找潜在靶点有一定的可靠性。探针与Hela细胞裂解液孵育后进行光交联,探针分子就能共价结合到靶蛋白上,接着通过click reactionbiotin接到到探针分子上,之后通过streptavidin beads pull down将与探针分子结合的蛋白进行富集,最后用质谱找到一些2'3'-cGAMP潜在结合蛋白。

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1:探针结构及探针标记流程

竞争标记结果显示分子量为50 kD左右有一条非常凸显的条带,切胶质谱鉴定为EF1A1;这个蛋白在Pull down-MS数据中也非常凸显,鉴于它在蛋白合成过程中的重要功能,引起了研究者的兴趣。

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2 EF1A12′3′-cGAMP潜在结合蛋白

接着,通过生物膜干涉、放射性同位素标记实验,进一步验证2'3'-cGAMP优先与EF1 complex中的EF1A1结合,而不是游离的EF1A1。质谱结果显示,2'3'-cGAMP可能结合在EF1A1GTP结合的结构域,即在细胞中与GTP竞争性地与EF1A1结合。最后,GTPase assays、体外翻译以及在THP1 STING KO细胞中的实验表明,2'3'-cGAMP能抑制蛋白的生物合成。

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32′3′-cGAMP抑制蛋白合成

综上,这项工作提供了一种寻找2'3'-cGAMP结合蛋白的方法,并且成功鉴定出结合蛋白EF1A1;另外,首次发现2'3'-cGAMP通过EF1A1抑制蛋白合成的新功能。

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2'3'-cGAMP通过EF1A1抑制翻译过程,其生理意义有待更深入地研究。比如病毒需要利用宿主细胞的翻译系统合成自身的蛋白,而2'3'-cGAMP的产生可能在一定程度上会抑制病毒的复制;肿瘤细胞由于基因组DNA不稳定产生的微核会持续激活cGAS,此时2'3'-cGAMP的存在可能会通过影响蛋白的合成而抑制肿瘤增殖。


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