上海交大在《Nature Communications》《Science Advances》发文揭示细胞骨架调控因子动态组装机制并开发干预策略

　　

2022年11月23日，上海交通大学Bio-X研究院朱金伟团队与陆军军医大学药学院欧阳勤团队合作在Nature Communications杂志在线发表题为Construction of a synthetic methodology-based library and its application in identifying a GIT/PIX protein–protein interaction inhibitor的研究论文，报道了其基于合成方法学的自建化合物库，并将其成功应用于细胞骨架调控因子GIT/PIX复合物的小分子抑制剂的发现。本项研究是朱金伟团队2020年发表在Molecular Cell杂志关于GIT/PIX复合物结构与功能工作的延续，进一步与药物化学团队深度合作，将亟待开发的基于合成方法学的化合物资源应用于药物发现的一次成功尝试。

研究团队构建了一个基于合成方法学的自建化合物库（synthetic methodology-based library, SMBL-E）和具有超过1,400万个化合物的虚拟库（SMBL-V）。该化合物库化合物含有天然产物中常见的吲哚、喹啉等杂环和复杂的螺环、桥环结构，与一些商业库相比也具有较低的相似性，提示其具有一定的结构特殊性。团队聚焦于一个尚无小分子抑制剂报道的PPI靶点——GIT1/β-Pix。GIT/PIX复合物是细胞骨架调控因子，在细胞迁移中发挥重要的调控功能，与神经系统发育、肿瘤发生发展等生理病理过程密切相关。通过“虚实结合”的筛选方法从SMBL-E和SMBL-V中各获得了一个抑制GIT1/β-Pix相互作用的苗头分子，Ki分别为1.5 μM和1.8 μM。其中，从SMBL-E获得的14-5-18能在蛋白和细胞水平上结合GIT1，阻断GIT1与β-Pix的相互作用。更重要的是，14-5-18可在细胞和动物层面发挥阻断胃癌细胞侵袭转移的作用，显示了该化合物具有较好的成药潜力（图1）。

图1. 基于合成方法学构建的化合物库筛选靶向GIT/PIX复合物的小分子抑制剂

今年6月，上海交通大学Bio-X研究院朱金伟团队与中国科学技术大学生命科学与医学部王朝团队合作在Science Advances杂志发表题为Promotion of row 1–specific tip complex condensates by Gpsm2-Gαi provides insights into row identity of the tallest stereocilia的研究论文，揭示了特异定位于第一层静纤毛顶端的Gpsm2-Gαi复合物通过液-液相分离调控细胞骨架组装的分子机制，为阐明静纤毛阶梯状排布的内在机理提供了基础。

静纤毛阶梯状排布与听觉发生密切相关，其发育机制与平面细胞极性（planar cell polarity）信号通路高度关联。细胞极性相关Gpsm2-Gαi复合物在发育过程特异定位于第一层静纤毛顶端，在定义最高层静纤毛过程发挥作用，但分子机制不明。研究团队详细研究了Gpsm2-Gαi复合物相互作用机制和三维结构基础。有趣的是，团队研究发现Gpsm2在细胞内及体外均能自发形成液-液相分离（liquid-liquid phase separation）。更为重要的是，Gpsm2可以通过自身相分离进一步促进Myo15a-Eps8-Whirlin-Gpsm2-Gαi五元TCD凝聚体的形成（图2）。五元TCD相较于三元TCD（Whirlin-Eps8-Myo15）具有更强的F-actin bundling活性，提示特异定位于第一层静纤毛顶端的Gpsm2-Gαi通过进一步促进顶端致密区蛋白复合物的相分离来促进第一层顶端TCD凝聚体组装，从而富集更多的细胞骨架调节因子（包括但不仅限于Eps8和Myo15等）使第一层静纤毛的F-actin细胞骨架比较低层静纤毛（不含有Gpsm2-Gαi）发育得更高，最终定义第一层静纤毛为最高层静纤毛。本项研究综合利用分子生物学、生物化学、细胞生物学及结构生物学方法，阐释了Gpsm2-Gαi定义最高层静纤毛特征的分子机制，为未来听力损失相关患者的诊疗提供了潜在的新思路。

图2. 最高层特异定位的Gpsm2-Gαi通过促进顶端凝聚体形成介导静纤毛细胞骨架发育

上述研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金优青项目、科技创新2030重大项目、上海市科委“科技创新行动计划”生物医药科技支撑专项项目等基金支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-34598-7  https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn4556

上海交通大学Bio-X研究院朱金伟课题组聚焦神经突触的发育和信号转导的结构与功能。研究团队围绕神经突触形成、突触结构可塑性及其病理效应开展了系统的研究工作，相关成果以通讯作者发表在Molecular Cell、PNAS、Science Advances、Nature Communications、Cell Reports等国际知名学术刊物。现因工作需要诚招博士后和科研助理，请有意向者将本人简历、研究经历及联系方式发送至：[e-mail]，邮件请注明“应聘博士后/科研助理+姓名”。

作者：

Bio-X研究院

供稿单位：

Bio-X研究院