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cGAS结合核小体并失活的分子基础

已有 866 次阅读 2020-10-29 15:49 |个人分类:读后感|系统分类:论文交流| cGAS, 核小体

 

cGAS结合核小体并失活的分子基础

本文为读后感,原文见文后,读后感作者:李蒙云

环状鸟苷酸-腺苷酸合成酶(cyclic GMP-AMP synthase, cGAS)属于核酸转移酶家族,核酸转移酶结构域是cGAS识别DNA并催化产生cGAMP的必需结构域。早期认为cGAS定位在细胞质中而对自身DNA没有响应。但近期发现cGAS也定位在细胞核中并通过和核的紧密结合抑制了cGAS的活性,然而这个过程是未知的,本文作者就其进行了探究。

首先作者证明了cGAS主要定位在细胞核,同时免疫荧光实验和其量化的统计结果表明70%-80%的cGAS定位在细胞核,进一步说明cGAS能与核小体紧密结合。

 

 

 

 

 

 


    为了证明cGAS是否与核小体直接结合,作者进行了凝胶过滤层析实验,发现cGAS与核小体的紧密结合导致了复合物峰型的明显偏移。同时凝胶迁移、SPR实验进一步证明cGAS能与核小体直接结合,且解离常数在纳米级水平(Kd=8.6nM)。

 

 

 

 

 

 

 

 


接下来作者测定了cGAS的酶活,发现在cGAS与核小体的复合物, cGAS与复合物中没有检测到cGAS的活性,即与核小体的结合抑制了cGAS的活性,且核小体相关的DNA不能有效的激活未与核小体结合的cGAS。

 

 

 

 

 

 

 

 


随后作者解析了人源、鼠源的cGAS与核小体复合物的冷冻电镜,并对复合物结构进行了研究,发现cGAS与核小体的第二个DNA结合位点-B位点的H2A和H2B相互作用,而Arg222、Lys240、Lys323和Arg342参与DNA、核小体的结合。

 

 

 

 

 


为了进一步阐述cGAS结合核小体并失活的分子基础,作者探究了cGAS突变体与核小体的亲和性、cGAS突变体与DNA结合以及催化活性,结果表明cGAS与核小体的紧密结合抑制了cGAS的活性,最后作者为了探究这些突变体对cGAS在细胞中的影响。作者利用IFN-β报告基因检测了细胞内IFN-β含量,发现cGAS突变体打断与核小体的结合后会影响细胞内的信号。

作者通过以上探究认为cGAS大部分定位在细胞核内,紧密的核束缚使得cGAS处于非活性状态,并抑制了dsDNA对cGAS的刺激,以避免引起对自身DNA的免疫反应。虽然核小体间连接区域的裸dsDNA仍然可以激活cGAS,但大部分与核小体结合的dsDNA不能有效激活cGAS。细胞质中游离的cGAS能够与裸dsDNA结合并诱导I型干扰素的表达,核系和游离细胞质cGAS之间的微妙平衡可能对防止自身反应至关重要,同时提供了一种宿主防御机制。

 

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2749-z

原文引用:DOI:10.1038/s41586-020-2749-z



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