Gq调控磷脂酶 Cβ（PLCβ）的综合机制：揭示独特结构域的关键作用及膜转位奥秘

为探究 PLCβ 酶独特远端 C 末端结构域（dCTD）对 Gαq激活的关键作用及 G 蛋白激活对 PLCβ 亚细胞定位的影响，研究人员开展相关研究。结果表明，Gq激活时 PLCβ 转位至质膜，dCTD 参与催化结构域精确定位。该研究完善了 Gq激活模型。

　　许多重要的生理过程受 G 蛋白偶联受体（GPCR）介导的 G_q异源三聚体和磷脂酶 Cβ（PLCβ）酶的激活调控。质膜中的磷脂酰肌醇 - 4,5 - 二磷酸（PIP2）调节离子通道和其他膜蛋白，1,4,5 - 三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油对钙信号传导和蛋白激酶 C 的激活至关重要。在本研究中，我们揭示了 PLCβ 酶特有的一个结构域如何对 Gα_q的激活以及整个酶在催化位点的移动起到重要作用。我们的结果勾勒出一个 G_q介导激活的综合模型，其中包括 PLCβ 的两个结构域的作用以及对质膜结合的调控。磷脂酶 Cβ（PLCβ）酶是被 G_q异源三聚体激活的主要效应物。Gα_q和 Gβγ 亚基都能激活 PLCβ，这需要 PLCβ 在质膜上精确定位，以解除结构上的自我抑制，使活性位点能够接触到磷脂酰肌醇 - 4,5 - 二磷酸（PIP2）底物。PLCβ 酶拥有一个独特的远端 C 末端结构域（dCTD），它对 Gα_q的激活至关重要，但原因尚不清楚。此外，也不清楚 G 蛋白激活如何影响 PLCβ 酶的亚细胞定位，其中一些 PLCβ 酶主要存在于细胞质中，尽管它们需要在质膜上发挥作用。在这里，我们利用生物发光光谱、成像和基因编辑技术，研究活细胞中 PLCβ 酶的膜定位，并确定 dCTD 的功能作用。我们发现，G_q激活时，PLCβ 主要通过与 Gα_q亚基结合转位到质膜。而 PIP2 水解会迅速抵消这种作用，促使 PLCβ 转位回到细胞质中。PLCβ 的转位和激活需要 Gα_q在两个不同的界面分别与催化结构域和 dCTD 结合。即使 PLCβ 被人工连接到质膜上，Gα_q与 dCTD 的结合对激活也是必需的，这表明该结构域的功能不仅仅是将酶招募到 PIP2 底物上。我们提出，除了使 PLCβ 与质膜结合外，dCTD 还会重新排列活性 Gα_q的 αN 螺旋，从而直接参与催化结构域的精确定位。