2019年Science首发 | 施一公院士团队解析γ-分泌酶等复合物冷冻电镜结构

普遍存在的淀粉样蛋白假说假定淀粉样蛋白寡聚体直接促成AD的发展，使γ-分泌酶的抑制成为AD治疗的潜在治疗策略。不幸的是，也许是因为它们也抑制Notch切割，γ-分泌酶抑制剂会引起严重的副作用，而对AD患者没有任何明显的临床益处。 为什么会这样，让人疑惑不解。

2019年1月11日，清华大学施一公团队在 Science 在线发表题为“ Recognition of the amyloid precursor protein by human γ-secretase ”的研究论文，该论文报告了人类γ-分泌酶与跨膜APP片段的复合物的冷冻电子显微镜（cryo-EM）结构，分辨率达到2.6Å。  APP的跨膜螺旋（TM）与PS1的五个周围TM（γ-分泌酶的催化亚基）紧密相互作用。  该结构与结合Notch的γ-分泌酶的结构一起揭示了底物结合的对比特征，其可用于设计底物特异性抑制剂。因此，该结构用作发现γ-分泌酶的底物特异性抑制剂和理解γ-分泌酶的生物学功能以及AD的疾病机制的重要框架。

另外，iNature发现在 2018年12月31日，施一公研究组在 Nature 在线发表题为“ Structural basis of Notch recognition by human γ-secretase ”的研究论文，该论文 报告人类γ-分泌酶与Notch片段的复合物的冷冻电子显微镜结构，分辨率为2.7Å。 Notch的跨膜螺旋被PS1的三个跨膜结构域包围，并且Notch片段的羧基末端β-链形成β-折叠，其在细胞内侧具有两个底物诱导的PS1的β-链。 杂合β-折叠的形成对于底物裂解是必需的，其发生在Notch跨膜螺旋的羧基末端。 PS1在底物结合后经历明显的构象重排。 这些特征揭示了Notch识别的结构基础，并且对γ-分泌酶对淀粉样蛋白前体蛋白的募集具有意义（ 点击阅读 ）。另外， 2018年8月10日，清华大学施一公研究组在 Science 杂志在线 发表题为“ Structure of the human PKD1/PKD2 complex ”的研究论文，该论文报告以1：3比例组装的截短的人PKD1 / PKD2复合物的3.6Å冷冻电子显微镜结构。 总之，PKD1 / PKD2复合物的近原子分辨率结构揭示了异寡聚体复合物装配的分子细节，并提供了用于绘制大量疾病突变的模板。 阐明PKD1和PKD2的功能机制以及数百种ADPKD突变的疾病机制有待进一步研究。 施一公研究组的结构作为PKD1 / PKD2和ADPKD的未来生物物理，生物化学，细胞和计算分析的框架。另外，在 2018年5月，施一公研究组在 Science 杂志 发表题为“ Structures of the fully assembled Saccharomyces cerevisiae spliceosome before activatio n ”的研究论文，该论文分别报告了酿酒酵母B和pre-B复合物的冷冻电镜结构，平均分辨率分别为3.3-4.6和3.9Å。 在pre-B复合体中，5'-剪接位点（5'SS）和U1 snRNA之间的双链体被Yhc1，Luc7和Sm环识别。 在B复合物中，U1 snRNP被解离，5'-外显子-5'SS序列在U6 snRNA附近易位，并且三种B特异性蛋白质可以定位前mRNA。 在两种复合物中，U6 snRNA都锚定在U5 snRNA的环I上，并且分支点序列和U2 snRNA之间的双链体被SF3b复合物识别。 结构分析揭示了酵母剪接体的装配和激活机制 ； 2018年1月，施一公研究组在 Science 杂志发表题为“ Structure of a human catalytic step I spliceosome ”的研究论文，该论文报告 人类C复合物 的冷冻电子显微镜结构，平均分辨率为4.1埃。 与酿酒酵母C复合物相比，人复合物含有11种额外的蛋白质。这些特征以及人类C和C *复合物的结构比较提供了对核糖核蛋白重构的机理性认识，并允许C到C *转变的工作机制的命题 （ 点击阅读 ）。