Caprin 2调节LRP5/6磷酸化的结构生物学研究

Wnt信号通路是生物体中最基本和最重要的信号转导通路之一。在经典Wnt信号通路中，膜上受体LRP5/6自身寡聚的形成以及其胞内区被磷酸化修饰是Wnt信号向胞内传递的先导事件。我们在前期的研究中，发现了LRP5/6的一个新的相互作用蛋白Caprin 2在GSK3β介导的LRP5/6 的磷酸化中发挥重要作用。Caprin 2包含三个结构域：位于N端的 HR1和HR2以及位于Ｃ末端的CRD结构域。我们的初步实验数据表明HR1和CRD可以和多个Wnt信号通路中的重要蛋白质发生相互作用。对Caprin 2及其复合物的结构与功能研究，不仅有助于揭示Caprin 2促进LRP5/6磷酸化的分子机制，还为新型的高特异性药物设计提供结构模型，在潜在的肿瘤和疾病治疗方面具有重要的意义。我们目前已在CRD的结构和功能研究中取得重要进展，为本项目的申请和实施奠定了基础。

在我们实验室前期的工作中，发现了一个新的参与经典Wnt信号通路调控的蛋白质——Caprin-2。Caprin-2通过促进GSK3β介导的LRP5/6的磷酸化正向调控经典Wnt信号通路，而在这个过程中，位于Caprin-2的C末端的CRD结构域（Cap_CRD）至关重要。在本项目中，我们解析了人源和鼠源的Cap_CRD的晶体结构，结合基于结构的突变体功能分析，我们揭示了：1）CRD结构域本身形成一个钙离子介导的不稳定三聚体；2）CRD的三体化对于Caprin-2和LRP5/6结合不是必需的，但是对于Caprin-2促进LRP5/6磷酸化却是至关重要的。此外，我们成功解析了位于Caprin-2的N端HR1结构域的晶体结构，其三维结构显示HR1具有一个全新的折叠花样，为进一步研究这个结构域在Wnt信号通路中发挥功能的作用机制提供了的结构信息。最后，我们通过多种方法鉴定了Dvl分别参与和CRD以及HR1相互作用的片段，并开展了一系列针对Caprin-2和Dvl形成的复合物的研究。