生物通报道：来自北京生命科学研究所，中国农业大学等处的研究人员发表了题为“The plant actin-binding protein SCAB1 is a dimeric actin crosslinker with an atypical Pleckstrin homology domain”的文章，利用蛋白晶体学和生物化学方法，分析了一种植物特有的微丝结合蛋白的结构和功能，为进一步揭示这种蛋白的作用机制，以及植物细胞骨架的分子机制提供了重要信息，相关成果公布在《Journal of Biological Chemistry》杂志上。

文章的第一作者是北京生命科学研究所和中国农业大学联合培养的博士研究生张炜为本文第一作者，通讯作者是北京生命科学研究所叶克穷博士，参与本研究工作的还有中国农业大学的赵杨博士和郭岩博士。这项研究在北京生命科学研究所完成，得到了科技部的北京市政府的资助。

肌动蛋白（actin）形成的微丝对维持细胞的机械强度、细胞形态发生、细胞运动和胞内物质运输等生理过程有重要作用。很多蛋白和微丝结合，控制微丝结构的形成和变化。郭岩实验室最近发现了一种新的植物特有的微丝结合蛋白SCAB1。它可以结合并稳定微丝结构，促使微丝成束。拟南芥scab1突变体对干旱更加敏感，气孔保卫细胞的运动也受到影响。

在这篇论文，研究人员使用蛋白晶体学和生物化学方法分析了SCAB1蛋白的结构和功能。发现SCAB1 是个模块化蛋白，包含一个微丝结合结构域，两个coiled-coil （CC） 卷曲螺旋结构域和一个Immunoglobulin-Pleckstrin homology（Ig-PH）融合结构域。研究人员解析了其中CC1和 Ig-PH结构域的高分辨率晶体结构。发现CC1结构域形成反平行的卷曲螺旋，并进一步形成二聚体。序列分析和生化实验表明蛋白中部含有第2个卷曲螺旋结构域（CC2），它也介导二聚化。

研究人员发现SCAB1至少需要一个卷曲螺旋才能稳定的结合微丝，说明二聚体结构对于结合微丝起关键作用。由此研究人员提出SCAB1结合微丝的模式：SCAB1形成双体，然后两个微丝结合结构域同时和两条微丝结合，促使微丝成束。

SCAB1 的C末端由Immunoglobulin和Pleckstrin Homology（PH）两个结构域融合而成。 PH结构域通常具有结合磷酸肌醇的能力。研究人员发现SCAB1 的PH结构域缺乏经典的磷酸肌醇结合口袋，但在分子表面有个低亲和力位点能结合多种磷酸肌醇。这个发现提示磷酸肌醇分子可能有调节SCAB1功能的作用。

叶克穷研究组主要从事蛋白质和核酸核糖核酸之间的互相作用的研究，去年曾在Nature杂志上发表文章，解析了C/D RNA蛋白质复合物催化RNA核糖甲基化的结构机理。

（生物通：万纹）

原文摘要：

The plant actin-binding protein SCAB1 is a dimeric actin crosslinker with an atypical Pleckstrin homology domain

SCAB1 is a novel plant-specific actin-binding protein that binds, bundles and stabilizes actin filaments and regulates stomatal movement. Here we dissect the structure and function of SCAB1 by structural and biochemical approaches. We show that SCAB1 is composed of an actin-binding domain, two coiled-coil (CC) domains and a fused immunoglobulin and Pleckstrin homology (Ig-PH) domain. We have determined crystal structures for the CC1 and Ig-PH domains at 1.9 and 1.7 angstrom resolution, respectively. The CC1 domain adopts an antiparallel helical hairpin that further dimerizes into a 4-helix bundle. The CC2 domain also mediates dimerization. At least one of the coiled-coils is required for actin binding, indicating that SCAB1 is a bivalent actin crosslinker. The key residues required for actin binding were identified. The PH domain lacks a canonical basic phosphoinositide-binding pocket but can bind weakly to inositol phosphates via a basic surface patch, implicating the involvement of inositol signaling in SCAB1 regulation. Our results provide novel insights into the functional organization of SCAB1.

作者简介：

叶克穷 博士

教育经历

1995  浙江大学生物学学士

2000  中科院生物物理所博士

工作经历

2005-present 北京生命科学研究所研究员

2001-2005  Memorial Sloan-Kettering Cancer Center博士后（ Dr. Dinshaw J. Patel）

研究概述

该实验室主要研究蛋白质和核糖核酸之间的相互作用。核糖核酸除了在基因表达中作为信使，还有很多其他的功能。在各种生物体中已经发现了很多非编码的核糖核酸，它们不翻译成蛋白质，却在结构、催化、基因调节中起重要作用。这些非编码核糖核酸通常和蛋白质结合后行使其功能。该实验室一个主要的研究领域是所谓的核酸干扰。这是由长度约为21个核甘酸的微小核糖核酸介导的基因调控过程。该实验室将研究这些微小核酸是如何生成、如何工作、又是如何受到调控的。其他的课题还包括一些由核糖核酸介导的核糖核酸修饰系统。该实验室主要使用X光晶体学，核磁共振等结构方法以及生化分析作为研究手段。
 

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