胞吞再循环相关衔接蛋白ACAP1的三维结构与功能研究

胞吞再循环途径对细胞的物质运输、细胞极性、细胞运动和信号转导等生理活动是非常重要的，然而蛋白质在这一途径中是如何被分拣的却了解有限，该途径是否存在信号识别分拣机制也是一直被争论和关注的问题。ACAP1是Arf6的调节因子即GTP酶激活蛋白，同时又是Arf6的效应因子，即膜泡运输中心机器Clathrin衣被复合体的衔接蛋白，参与胞吞再循环过程。ACAP1被认为通过识别货物分子的分拣信号参与多种受体的胞吞再循环过程，如运铁蛋白受体TfR、4型葡萄糖转运蛋白Glut4和整联蛋白β1等，但是ACAP1在分子结构方面的具体识别机制还有待进一步研究。本项目将运用X-射线晶体学对ACAP1的三维结构展开研究，为在分子水平阐明ACAP1对Arf6的调节作用、与膜结构以及货物蛋白的相互作用提供结构基础，同时结合功能研究，深入分析胞吞再循环过程中是否存在信号识别分拣机制问题。

细胞内吞再循环途径对细胞的物质运输、细胞极性、细胞运动和信号转导等生理活动至关重要。在Clathrin衣被复合体介导的细胞内吞再循环途径中，ACAP1作为衣被复合体的组成部分，参与多种受体分子的再循环, 如运铁蛋白受体TfR和4 型葡萄糖转运蛋白Glut4等。货物分子是如何被ACAP1介导并受磷酸化调节是值得研究的问题。我们首先确认了integrin β1的关键序列，可以作为分拣信号被ACAP1识别，进而解析了ACAP1的C端功能区GAPANK的晶体结构，基于结构分析并结合分子动力学和功能实验，揭示了ACAP1识别货物并通过磷酸化自抑制机制调节货物分子Integrin β1的分子机制，推进了对调节型货物分子的转运机制的认识。同时我们解析了ACAP1的N端功能区BARPH的晶体结构，并研究揭示了BARPH与膜结构的相互作用，对于揭示胞吞再循环途径中囊泡的形成机制有重要意义。