生物通报道：早年毕业于南京大学的丁建平研究员2000年入选中科院“****”引进的杰出青年学术带头人，近年来围绕一些具有重要生物学意义、并且与重要疾病相关的人源蛋白质的结构和功能进行研究，近期其研究组在著名杂志《Blood》上发表了有关血管性血友病因子(von Willebrand factor，VWF)功能调控机制的最新研究成果，该研究成果得到同行审稿专家和杂志编辑的高度赞赏。

这项研究由丁建平研究组与中国科学院-马普学会计算生物学伙伴研究所Frauke研究组、复旦大学华山医院罗心平研究组和哈佛大学医学院Springer研究组合作完成。该课题得到了国家科技部、国家自然基金委、中国科学院和上海市科委的经费支持。

VWF是一种在正常凝血过程中发挥重要功能的多聚糖蛋白，其多聚化程度的精确调控对维持正常的生理作用十分重要。VWF多聚体过多会导致严重的微血管血栓出血综合症即血栓性血小板减少性紫癜(TTP)，而过少会引起遗传性出血性疾病即血管性血友病(VWD)。VWF多聚化程度由金属蛋白酶ADAMTS13调控，ADAMTS13能特异性酶切解旋后的VWF的A2结构域，从而防止血小板过多聚集。A2结构域上多个氨基酸的单点突变会增加VWF对ADAMTS13的敏感性，从而引起2A型血管性血友病。

丁建平研究组博士生周旻昀和董咸池等人通过对VWF A2结构域三维结构的研究，首次发现了VWF A2结构域中一个金属离子结合位点，并运用生物化学、分子生物学和生物物理学等方法证明该位点为钙离子结合位点。进一步分子动力学模拟和体外ADAMTS13酶切实验结果显示，钙离子的结合稳定了A2结构域，导致A2结构域的解旋和酶切位点的暴露需要更强的剪切力，从而保护A2结构域不被ADAMTS13过早酶切，精细调节VWF在血液中剪切压诱导下的酶解。

这项研究成果首次发现了VWF A2结构域中的一个钙离子结合位点，提出了人体通过血液中钙离子浓度精细调节ADAMTS13酶解VWF的新机制，为进一步研究VWF多聚化的调控机制以及血管性血友病的诊治提供了新思路。

血管性血友病，也称为VonWillebrand综合征(简称VWD)。本病患者血浆内的VonWillebrand因子(VWF)缺乏或分子结构异常。VWD是一类较常见的遗传性出血性疾病，男女都可罹病，多数患者为常染色体显性遗传，少数为常染色体隐性遗传，VWF基因位于第12号染色体。

（生物通：万纹）

原文摘要：

A novel calcium-binding site of von Willebrand factor A2 domain regulates its cleavage by ADAMTS13

The proteolysis of von Willebrand factor (VWF) by ADAMST13 is an essential step for regulation of its hemostatic and thrombogenic potential. The cleavage occurs at strand β4 in the structural core of the A2 domain of VWF, thus unfolding of the A2 domain is pre-requisite for the cleavage. Here we present the crystal structure of an engineered A2 domain, which exhibits significant difference in the 3-β4 loop compared with the previously reported structure of the wild-type A2. Intriguingly, a metal ion was detected at a site formed mainly by the C-terminal region of the 3-β4 loop, and later identified to be Ca2+ with various biophysical and biochemical studies. Force probe molecular dynamics simulations of a modeled structure of the wild-type A2 that features the discovered Ca2+-binding site revealed that an increase of the force is needed to unfold strand β4 when Ca2+ is bound. Consistently, cleavage assays demonstrated that the Ca2+ binding stabilizes the A2 domain and impedes its unfolding, and consequently protects it from cleavage by ADAMTS13. Taken together, we have revealed a novel Ca2+-binding site at the A2 domain of VWF and demonstrated an interplay of Ca2+ and force in the regulation of VWF and primary hemostasis.

作者简介：

丁建平

研究员，研究组长，博士生导师，所学术委员会副主任

个人简介：

1982年1月南京大学获理学学士学位；1984年10月中山大学获理学硕士学位；1987年10月复旦大学获理学博士学位。1987年11月至1989年6月，中国科学院上海硅酸盐研究所博士后。1989年7月至1991年8月，联邦德国柏林自由大学结晶学研究所洪堡基金会奖研金学者。1991年9月至2001年1月，美国新泽西州罗格斯大学，先后任化学与化学生物学系研究助理、研究助理教授、研究副教授，以及高级生物技术和医学研究中心助理研究员和研究员。2000年11月起，任中科院上海生科院生化细胞所研究员，为中科院“****”引进的杰出青年学术带头人，获得2001年国家杰出青年基金资助，2006年入选国家人事部“新世纪百千万人才工程”国家级人选。现任生化细胞所学术委员会副主任，分子生物学国家重点实验室副主任，“中国生物化学与分子生物学学会”理事、“蛋白质组学专业委员会”副主任委员、“蛋白质科学专业委员会” 常务理事；“中国生物物理学会”理事；“中国晶体学会”常务理事；“亚洲晶体学会”常务理事等；中国《生物化学与生物物理学报》、《生物化学与生物物理进展》和《生命的化学》编委、英国《The Biochemical Journal》编辑顾问委员会委员等

研究方向：染色质修饰蛋白质的结构生物学

研究领域为结构生物学，研究工作主要是运用蛋白质结晶学、分子生物学、生物化学、细胞生物学等方法，研究生物大分子的结构和功能。目前研究工作主要围绕一些具有重要生物学意义、并且与重要疾病相关的人源蛋白质的结构和功能进行研究，特别是参与染色质修饰的蛋白质、参与营养和能量调节的mTOR信号转导通路的蛋白质、以及参与合成和分解代谢过程的重要酶蛋白等。近五年来主持、参与并完成国家、科学院和地方政府的多项重大研究项目。现已在国际重要学术刊物上发表研究论文100多篇，其中包括Nature, Nature Struct Biol, PNAS, EMBO J, J Biol Chem, Nucleic Acid Res, Structure, J Mol Biol, Biochem J, Virology等。这些研究工作不仅阐述了一些重要蛋白质分子的生物功能的结构基础、反应机理、结构和功能的关系等一系列科学问题，具有重大的科学意义；同时还为探索与这些蛋白的功能失调相关的疾病的发病机理、寻找疾病诊断的新靶标和新方法、设计和开发抗病毒和抗疾病药物等奠定了分子基础，具有重要的潜在应用价值。

 

 

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