内吞过程中新的相互作用网络被发现

AP180是一种参与内吞作用和神经细胞间信号传递的蛋白质。这种蛋白质在很大程度上缺乏三维结构，从未被充分研究过

Leibniz Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie（FMP）的科学家利用溶液核磁共振波谱技术，能够单独检测其600种非结构化氨基酸中的每一种，并由此发现了一个新的相互作用网络。该论文最近发表在《自然通讯》上

为了让神经递质、营养素甚至病毒等物质进入我们的细胞，它们被封闭在细胞膜上的囊泡中，并被运输到细胞内部。这种运输过程称为内吞作用。在网格蛋白介导的内吞作用中，同名蛋白质复合物在囊泡周围形成稳定的支架，以确保货物安全到达目的地

氯氰菊酯被多种蛋白质吸收，其中之一是AP180。它只在神经元或神经细胞中活跃，并参与突触小泡的再循环。这是一项至关重要的任务，因为突触小泡对于神经细胞之间的信号传递至关重要。最近，AP180与神经退行性疾病有关

内在无序的蛋白质很难研究

然而，AP180与其他蛋白质的相互作用机制尚不清楚。问题是AP180的600个氨基酸本质上是无序的，这意味着它们没有稳定的三维结构，这使得它们极难分析。此外，AP180的无序结构域特别长。到目前为止，只分析了单个部分，但从未分析过网格蛋白介导的内吞作用中的整个无序结构域

Sigrid Milles博士的团队，来自柏林的莱布尼茨-佛研究所的Molekulare Pharmakologie（FMP），现在已经阐明了这个问题。利用溶液核磁共振波谱，研究人员首次能够在分子水平上全长检查整个无序结构域，并发现其真正的功能

AP180不仅与结构蛋白网格蛋白相互作用，而且在许多以前仅与网格蛋白相关的小相互作用位点与衔接蛋白复合物AP2相互作用。研究人员还发现了一个更大的相互作用位点，其相互作用强度比以前已知的位点大几个数量级

AP180和AP2之间的相互作用完全未知

该研究的第一作者Samuel Naudi Fabra解释说：“我们逐个氨基酸地研究了氨基酸，发现了一个以前未知的相互作用网络。”。“我们能够在分子水平上研究这个网络，现在了解AP180和AP2中的哪些特定氨基酸参与了相互作用、相互作用的强度和过程的动力学。”研究人员怀疑，新发现的相互作用发生在网格蛋白介导的内吞作用过程的早期。随着时间的推移，越来越多的内吞蛋白聚集在一起，直到囊泡最终从膜上发芽，将跨膜受体等货物运输到细胞内部

因此，AP180和AP2之间的相互作用是运输过程的重要促进因素，但显然不是唯一的因素。“从根本上说，我们的发现表明，除了网格蛋白介导的内吞作用早期已知的相互作用外，似乎还有许多其他相互作用，”组长Milles说

“我们能够证明，有可能在分子水平上检查内吞作用蛋白的这些长期无序结构域，并最终对内吞作用的重要过程有更深入的了解。”

这种方法对这项工作至关重要：只有核磁共振光谱才能进行如此详细和高分辨率的研究。在该领域，FMP及其核磁共振设施是德国领先的研究机构之一

使用核磁共振并结合其他创新方法，如单分子荧光光谱，Milles和她的团队旨在揭示未来网格蛋白介导的内吞作用的更多细节。目前的发现只是复杂生物学过程的一部分，这一过程可能对理解神经退行性疾病等疾病具有重要意义 More information: Samuel Naudi-Fabra et al, An extended interaction site determines binding between AP180 and AP2 in clathrin mediated endocytosis, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50212-4

Journal information: Nature Communications