冯巍课题组973项目发表Cell子刊文章

真核细胞的核膜是由内核膜和外核膜组成的双层膜状结构，其可以分隔细胞核与细胞质，保护细胞核内的遗传物质，并维持细胞正常活动所需的机械特性。超过60种核膜蛋白定位于内外核膜上，对修饰核膜以及保证核膜的完整性具有重要作用。进化上高度保守的内核膜蛋白SUN和外核膜蛋白KASH在核膜间隙相互作用，形成了一个跨越核膜并连接细胞骨架与细胞核骨架的分子桥梁。在细胞核内，SUN蛋白与细胞核骨架蛋白相互作用，而在细胞质内，KASH蛋白与细胞骨架蛋白相连。核膜内外SUN-KASH复合物的形成实现了跨核膜机械力的传递，为细胞核定位、染色体重构以及端粒定位等重要生物学过程提供了结构基础。SUN蛋白的SUN结构域和KASH蛋白的KASH结构域是形成SUN-KASH复合物的基本单元。除了SUN结构域，SUN蛋白一般还含有coiled-coil (CC)结构域，与SUN结构域紧密串联。前期研究表明，SUN蛋白的CC结构域对自身SUN结构域的活性具有调控作用，但调控的分子机制并不清楚。

12月10日，Structure 期刊在线发表了中国科学院生物物理研究所冯巍课题组的研究论文，题目为Coiled-coil domains of SUN proteins as intrinsic dynamic regulators，报道了细胞核膜蛋白SUN2（一种鼠源性SUN蛋白）CC结构域对自身SUN结构域活性调控的结构机制。

在这项研究中，冯巍课题组解析了含有CC结构域和SUN结构域的不同SUN2片段的晶体结构，并结合生物化学和细胞功能实验，对CC结构域调控SUN结构域的分子机制进行了具体阐述。研究发现，SUN2含有的两个CC结构域（CC1和CC2）分别处于三聚体和单体的不同聚合状态，并直接调控SUN结构域活性。CC2-SUN单体结构显示，CC2形成一个三螺旋束状结构，并直接与SUN结构域相互作用，使其处于非活性的单体状态；而CC1三聚体结构表明，CC1形成一个三聚化卷曲螺旋结构，解除CC2的抑制作用，促使SUN结构域三聚化，使其处于活性的三聚体状态。因此，SUN2的两个CC结构域可以作为自身动态调控因子分别介导SUN结构域活性的抑制和激活。

冯巍组的博士生聂斯和助理研究员柯慧敏为文章的共同第一作者，研究员冯巍为通讯作者。该研究得到科技部“973”项目和国家自然科学基金的资助。

细胞核膜蛋白SUN2的coiled-coil结构域对其活性进行调控的工作模型

原文摘要：

Coiled-Coil Domains of SUN proteins as Intrinsic Dynamic Regulators

SUN proteins are the core components of LINC complexes that span across the nuclear envelope for nuclear positioning and migration. SUN proteins contain at least one predicted coiled-coil domain preceding the SUN domain. Here, we found that the two coiled-coil domains (CC1 and CC2) of SUN2 exhibit distinct oligomeric states. CC2 is a monomer in solution. The structure of the CC2-SUN monomer revealed that CC2 unexpectedly folds as a three-helix bundle that interacts with the SUN domain and locks it in an inactive conformation. In contrast, CC1 is a trimer. The structure of the CC1 trimer demonstrated that CC1 is an imperfect coiled coil for the trimerization and activation of the SUN domain. Modulations of CC1 and CC2 dictate different oligomeric states of CC1-CC2-SUN, which is essential for LINC complex formation. Thus, the two coiled-coil domains of SUN2 act as the intrinsic dynamic regulators for controlling the SUN domain activity.