生物通报道：来自清华大学生命科学学院，清华大学-北京大学生命科学联合研究中心的研究人员发表了题为“Crystal structure and biochemical analyses reveal Beclin 1 as a novel membrane binding protein”的文章，通过结构生物学分析方法，解析了一种关键蛋白的新作用，并提出了解析这一蛋白生物学功能的重要框架，相关成果公布在Cell Research杂志上。

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文章的通讯作者是清华大学生科院院长施一公，以及生科院教授俞立。作为近年来风头浪尖的话题人物，施一公教授顶住了各方面压力，在结构生物学领域获得了一个又一个重要的研究成果，其研究组主要研究方向包括肿瘤抑制因子和细胞凋亡调节蛋白的结构和功能研究;与重大疾病相关膜蛋白的结构与功能的研究;细胞内生物大分子机器的结构与功能研究。

Beclin 1基因也称为BECN 1基因，最早是由于Liang等人在致死性Sinbis病毒性脑炎的大鼠中发现的，其编码蛋白是一种分子量为60ku的蛋白。之前的研究显示Beclin 1基因在自噬作用中扮演了重要的角色，并且与肿瘤的发生有关，但是至今这一基因功能的分子机制，科学家们仍然不大清楚。

在这篇文章中，研究人员获得了Beclin 1蛋白中一个进化保守结构域的晶体结构（分辨率为1.6Å），这一结构呈现出不同以往的折叠——三个结构重复对称排列在一个中心轴周围。

研究人员认为这一保守结构域是一种新型膜结合位点类型，主要倾向于富含磷脂的脂质膜，在结构域的表面环顶端有三个芳香族氨基酸，作为与脂质膜相互作用的疏水结构，帮助膜和脂质体构形改变。研究人员进一步进行了这三个芳香族残基的突变实验，结果发现这将导致体外Beclin 1无法稳定与脂质膜相互作用，并且干扰其在自噬过程中的作用。

这项研究提出了解析Beclin 1生物学功能的一个重要框架，这将有助于科学家们更深入的了解自噬基因Beclin 1，以及其编码蛋白的作用机制。

膜蛋白的结构生物学研究一直以来是结构生物学领域公认的重点及难点。1985年，第一个膜蛋白结构问世，当时共计仅有不到200个生物大分子结构。而时至今日，PDB收录的近7万个生物大分子结构中，膜蛋白结构依然不多，足见膜蛋白结构生物学研究的困难。清华大学结构生物学中心在过去几年间相继报道了多个新型膜蛋白晶体结构，为膜蛋白结构生物学研究作出了重要贡献，其成果在国际结构生物学领域获得了充分关注。

（生物通：张迪）

原文摘要：

Crystal structure and biochemical analyses reveal Beclin 1 as a novel membrane binding protein.

The Beclin 1 gene is a haplo-insufficient tumor suppressor and plays an essential role in autophagy. However, the molecular mechanism by which Beclin 1 functions remains largely unknown. Here we report the crystal structure of the evolutionarily conserved domain (ECD) of Beclin 1 at 1.6 Å resolution. Beclin 1 ECD exhibits a previously unreported fold, with three structural repeats arranged symmetrically around a central axis. Beclin 1 ECD defines a novel class of membrane-binding domain, with a strong preference for lipid membrane enriched with cardiolipin. The tip of a surface loop in Beclin 1 ECD, comprising three aromatic amino acids, acts as a hydrophobic finger to associate with lipid membrane, consequently resulting in the deformation of membrane and liposomes. Mutation of these aromatic residues rendered Beclin 1 unable to stably associate with lipid membrane in vitro and unable to fully rescue autophagy in Beclin 1-knockdown cells in vivo. These observations form an important framework for deciphering the biological functions of Beclin 1.

作者简介：

施一公 博士

教授，博导，长江讲座教授，国家杰出青年基金获得者

1985-1989 　清华大学生物科学与技术系，学士

1990-1995 　美国约翰霍普金斯大学医学院，分子生物物理学博士

1995 　 美国约翰霍普金斯大学医学院，博士后

1996-1997 美国史隆凯特林癌症研究中心结构生物学实验室，博士后

1998-2001　 美国普林斯顿大学分子生物学系，助理教授

2001-2003　 美国普林斯顿大学分子生物学系，（终身）副教授

2003-2008　 美国普林斯顿大学分子生物学系，（终身）教授

2007-2008　 美国普林斯顿大学分子生物学系，Warner-Lambert/Parke-Davis教授

2008-至今 清华大学生命科学学院，教授、博导


主要科研领域与方向：

主要运用结构生物学和生物化学的手段研究肿瘤发生和细胞调亡的分子机制，集中于肿瘤抑制因子和细胞凋亡调节蛋白的结构和功能研究

与重大疾病相关膜蛋白的结构与功能的研究

细胞内生物大分子机器的结构与功能研究

俞立 博士
教授 博导

1994 四川大学生物系微生物专业 学士
2000 北京大学生命科学学院分子生物学专业 博士
2000~2008 美国国立卫生研究院 博士后
2008~至今 清华大学生命科学学院 教授

主要科研领域与方向
综合细胞生物学，生物化学，系统生物学等手段，利用从酵母到小鼠等不同模式生物研究 1）自吞噬在细胞及分子水平上的调控机制 2）细胞程序性死亡3）细胞器的产生，运动的分子机制。
 

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