生物通报道：饶子和教授是我国著名的分子生物物理与结构生物学家，研究组主要研究方向是蛋白质结构分析，曾发现了多个重要蛋白的结构，成果公布在Nature，Cell等顶级杂志上。今年其研究组与其他研究组合作，接连发表了多项成果，包括Smurf1泛素连接酶、诺罗病毒与Lewis型人类组织血型抗原受体结合特异性等。

在“Pivotal role of the C2 domain of the Smurf1 ubiquitin ligase in substrate selection”这篇文章中，饶子和院士研究组与贺福初院士研究组合作，发现了一种重要的泛素连接酶：Smurf1新作用机制。这一研究成果公布在JBC杂志上。

泛素-蛋白酶体系统（Ubiquitin Proteasome System，UPS）是真核生物体中具有高度选择性的蛋白质降解系统，由泛素（Ubiquitin）、泛素活化酶（E1）、泛素结合酶（E2）、泛素-蛋白连接酶（E3）、26S蛋白酶体和泛素解离酶（DUBs）等组件组成。其中Smad泛素化调节因子（Smurf1和Smurf2）是连接酶家族成员之一，在胚胎发育，成人骨动态平衡过程中扮演了重要作用。

研究发现Smurf2连接酶活性会被C2和HECT结构域之间的相互作用自抑制，而有关Smurf1中C2结构域的作用至今还不清楚，为了解开这个迷题，研究人员进行了深入分析，发现Smurf1中并不存在C2-HECT的自抑制机制，C2结构域的作用在于底物选择，这一位点对于连接酶定位在细胞膜上起着关键作用，并能帮助Smurf1在与RhoA，以及Smad5和Runx2作用时，表现出不同的活性。

晶体结构分析数据表明Smurf1 C2结构域呈现出一种典型的反平行β三明治折叠，硫酸盐结合位点分析则表明存在两个关键的赖氨酸残基，Lys-28，以及Lys-85。这些研究数据都证明了Smurf1 C2结构域在底物选择，以及细胞定位方面的重要作用。

在另外一篇文章中，饶子和院士研究组的李雪梅研究员与美国辛辛那提儿童病医院医学中心Xi Jiang教授研究组合作，发表了题为“Crystallography of a Lewis-Binding Norovirus, Elucidation of Strain-Specificity to the Polymorphic Human Histo-Blood Group Antigens”的文章，阐述和探讨了诺罗病毒与Lewis型人类组织血型抗原受体（HBGAs）结合特异性的结构基础与分子机制。这一研究成公布在PLoS Pathogens杂志上。

诺罗病毒（Norovirus）是引起人类传染性胃肠炎的主要非细菌性病原体。不同种株的诺罗病毒识别人体消化道粘膜上皮细胞表面的不同类型的组织-血型抗原，识别过程通过诺罗病毒衣壳蛋白的P结构域与HBGAs末端的寡糖残基结合来完成。

VA207作为G-II基因群的病毒株，主要识别lewis型血糖抗原，这与目前已具有结构基础的VA387、诺瓦克病毒（Norwalk Virus）有着不同的结合模式。

在这篇文章中，研究人员根据诺罗病毒VA207衣壳蛋白P结构域与Lewis四糖的复合物晶体结构发现，识别四糖的活性位点位于蛋白二聚体作用界面的口袋中，蛋白和四糖分子之间具有稳定而广泛的氢键网络体系，参与蛋白-寡糖相互作用的残基在诺罗病毒家族中具有较高的同源性，且作用模式属于典型的诺罗病毒G-II型基因族的作用模式。突变实验和蛋白-寡糖作用检测实验结果证实，参与该作用的氨基酸残基对于病毒与宿主的相互识别作用具有重要意义，对该残基的突变将导致与原来HBGAs寡糖分子结合能力的丧失并使其具有识别新的HBGAs寡糖分子的能力。

这项研究通过对诺罗病毒衣壳蛋白与lewis寡糖复合物的结构和功能研究，有助于对诺罗病毒与HBGAs的识别作用和侵染宿主提供全面、合理的结构解释，同时为研发抗诺罗病毒药物提供重要的科学依据。

（生物通：万纹）

原文标题：

Pivotal role of the C2 domain of the Smurf1 ubiquitin ligase in substrate selection

The C2-WW-HECT-type ubiquitin ligases Smurf1 and Smurf2 play a critical role in embryogenesis and adult bone homeostasis via regulation of bone morphogenetic protein, Wnt, and RhoA signaling pathways. The intramolecular interaction between C2 and HECT domains autoinhibits the ligase activity of Smurf2. However, the role of the Smurf1 C2 domain remains elusive. Here, we show that the C2-HECT autoinhibition mechanism is not observed in Smurf1, and instead its C2 domain functions in substrate selection. The Smurf1 C2 domain exerts a key role in localization to the plasma membrane and endows Smurf1 with differential activity toward RhoA versus Smad5 and Runx2. Crystal structure analysis reveals that the Smurf1 C2 domain possesses a typical anti-parallel β-sandwich fold. Examination of the sulfate-binding site analysis reveals two key lysine residues, Lys-28 and Lys-85, within the C2 domain that are important for Smurf1 localization at the plasma membrane, regulation on cell migration, and robust ligase activity toward RhoA, which further supports a Ca2+-independent localization mechanism for Smurf1. These findings demonstrate a previously unidentified role of the Smurf1 C2 domain in substrate selection and cellular localization.

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