整合素结合性信号分子Kindlin-1与多种重要蛋白质相互作用：结构解析、生物学功能和作用机制研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31170711
项目类别：
面上项目
资助金额：
50.0万
负责人：
张宏权
依托单位：
北京大学
学科分类：
C0502.分子生物物理
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
刘威；迟晓春；祁丽花；唐岩；裴学莲；杨玫；刘赵礼；王涛；
关键词：
蛋白质蛋白质相互作用 -整合素相互作用蛋白Kindlin-1 细胞粘附分子蛋白质晶体结构细胞运动的实时动态检测

项目摘要

激活的整合素结合胞外基质并招募和结合胞内分子，形成结构和功能上的信息承载体。我们发现含有FERM结构域并与整合素胞内结构域相互作用的细胞粘附分子Kindlin-1，处在整合素与其它信号通路交互作用的节点上。但是，这些复杂蛋白质相互作用的结构基础尚未建立，因而对整合素胞内结构域作用蛋白的选择性和化学计量学特征难以预测和控制。我们试图通过解析Kindlin-1的蛋白三维结构来阐明其结合蛋白、介导复杂生物学功能的结构基础。为此，我们将在本研究中建立Kindlin-1的蛋白质晶体结构，并发现更多的与之相互作用的新蛋白质，以揭示其与多种重要依据分子相互作用的结构基础和机制。在功能联系上，我们将在活细胞内以FRET、TIRF和FRAP等实时显微镜方法，结合基因定位突变技术，研究Kindlin-1与已知相互作用蛋白之间在时空上的动态调节，以揭示其在细胞运动中与其它分子的实时相互作用及在空间上的位置关系。

结项摘要

跨膜受体整合素（integrin）是联接细胞外基质调控细胞黏附、运动的重要蛋白，在发育和肿瘤发生发展过程中起到不可或缺的作用。作为受体，整合素发挥其重要生物学功能必须要被激活。整合素相互作用蛋白Kindlin-1 和 Kindlin-2与另外一个细胞黏附蛋白Talin相互协调一起激活整合素。基因敲出小鼠的研究表明Kindlin-2是胚胎发育顺利完成所必需的一个基因，且在肿瘤的演变过程中起重要作用；而Kindlin-1基因的突变Kindler综合征。Kindlin-1和Kindlin-2有较高的同源性，但在发育和组织表达类型不同。因此，我们主要研究了Kindlin-1和Kindlin-2与多种重要蛋白质的相互作用并研究这些相互作用的生物学功能和分子机制，尤其要建立Kindlin-1 或 Kindlin-2的蛋白质晶体结构，阐明在多分子相互作用的情形下Kindlin-1和Kindlin-2的选择性和化学计量学。. 在基金的支持下，我们发现Kindlin-1主要表达在胚胎发育的内外胚层，Kindlin-2主要表达在胚胎发育的中胚层；Kindlin-1抑制肺癌的恶性演变，而Kindlin-2促进肺癌的恶性演变；Kindlin-1促进大肠癌的恶性演变，而Kindlin-2的作用相反。这些发现提示Kindlin-1 和 Kindlin-2对肿瘤演变的调控与细胞的内在环境有关。我们还发现了Kindlin-2的蛋白稳定机制。Kindlin-2而不是Kindlin-1借助泛素连接酶E3-ligase Smurf1介导其通过泛素-蛋白酶体降解系统调节细胞内Kindlin-2的量，进而以新的机制调节整合素的激活。由于Kindlin-1和Kindlin-2蛋白质结构的特殊性，我们没有解出其全程蛋白结构，但是我们优化了Kindlin-1和Kindlin-2蛋白在昆虫细胞系统的表达条件和表达量，为最终解出其全长蛋白结构打下了坚实基础。作为工作扩展，我们解出了一个新的与Kindlin-2相关但在幽门螺杆菌致胃癌过程中发挥作用的DNA甲基转移酶M1.HpyAVI的晶体结构。. 标注基金支持的论文发表了23篇，直接支持的发表4篇，投稿中的2篇。培养博士生5人，硕士生1人。通过本项目的实施，我们做出了新的科学发现，填补了领域内的重要科学空白；同时锻炼培养了研究队伍。本研究达到了预期目标。