人源泛连接蛋白-1的冷冻电镜结构揭示其激活和抑制机制

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泛连接蛋白-1(Pannexin 1, PANX1)介导细胞内三磷酸腺苷(Adenosine 5’-Triphosphate, ATP)释放,通过嘌呤能信号转导通路调控一系列重要的生理和病理生理过程,包括凋亡细胞清除、炎症反应、肿瘤细胞发生发展和转移。PANX1通道能够响应多种细胞内外的刺激进而开放,例如羧基末端尾巴被半胱天冬酶切割、细胞外钾离子浓度升高、磷酸化等。目前PANX1的分子结构尚未解析,同时PANX1激活的力学机制也不明确。本文我们通过单颗粒冷冻电镜技术(Cryo-Electron Microscopy, Cryo-EM)解析人源全长PANX1、部分羧基末端被切割的PANX1、以及全长PANX1结合其抑制剂生胃酮(carbenoxolone,CBX)的近原子分辨率结构。我们发现PANX1单体结构与缝隙连接蛋白相似,通过七聚组成通道。三个结构密度的差异显示CBX结合在孔道胞外侧从空间上阻遏底物的传导;而羧基末端切割无法诱导通道发生整体的构象变化,表明半胱天冬酶通过切割并释放自抑制的羧基末端结构域进而激活PANX1通道。本文我们首次展示了人源PANX1的分子结构,并基于结构对比提出了PANX1激活和抑制的力学机制。
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