解码决定细胞曲率的BAR蛋白组装背后的机制

细胞膜通过充当遏制单元并将细胞内部空间与细胞外环境分离而起着关键作用。具有不同功能单位的蛋白质在促进蛋白质-膜相互作用方面起着关键作用。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执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低聚单元来驱动膜曲率，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含BAR结构域的蛋白质寡聚组装的机制。该研究发表在《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。

Suetsugu说：“窄膜小管上相对较少的寡聚BAR结构域使得分析它们的组装变得困难。因此，我们使用荧光共振能量转移监测来分析含F-BAR的GAS7蛋白的寡聚组装，因为寡聚GAS7组装成比其他蛋白质更大的。

为了阐明GAS7在膜表面上组装的机制，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，GAS7在脂质膜表面的组装是一个快速的过程，并在几秒钟内开始。这一过程通过几种蛋白质的存在而得到增强，包括Wiskott-Aldrich综合征蛋白(WASP)/N-WASP，WISH，Nck，活化的小GTP酶Cdc42和膜锚定吞噬受体。

GAS7在膜上的组装也通过显微镜检查，使用巨大的膜囊泡。如果蛋白质不齐聚，但GAS7明显积聚在膜部分，则蛋白质应均匀地与膜结合，通过这些蛋白质的存在证明寡聚组装。

该团队进一步研究了WASP在GAS7组装中的作用。WASP在Wiskott-Aldrich综合征患者中发生突变，该综合征与各种免疫疾病有关。在这方面，研究人员发现，在体外和吞噬作用(细胞膜介导的大颗粒吞噬)期间，WASP突变都消除了受调节的GAS7组装。

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综合征患者巨噬细胞中观察到的吞噬缺陷提供了解释。

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脂质膜上的GAS7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超家族蛋白结合，因此这里观察到的组装机制也可能对其他BAR蛋白起作用。我们相信，我们的研究为细胞形状形成和蛋白质凝聚物研究提供了突破性信息。

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