胰岛素分泌调控蛋白Granuphilin C2A结构域的溶液结构及膜识别机制

Granuphilin plays a critical role in insulin secretion and regulates the docking process of insulin vesicle to plasma membrane. Granuphilin interacts with membrane through its C2A domain, nevertheless, the phospholipid-binding selectivity for C2A domain as well as the structural basis are largely unknown. In this study, we will resolve the high resolution structure of apo Granuphilin-C2A domain by solution NMR technique. To further understand the recognition mechanism of Granuphilin-C2A domain to lipid, we will employ nanodisc technique together with various NMR methods of chemical shift perturbation, paramagnetic relaxation enhancement (PRE) and saturation transfer. The knowledge about the lipid binding property of Granuphilin-C2A domain will shed lights on the regulation mechanism of Granuphilin in insulin secretion process.

Granuphilin是胰岛素分泌过程中的关键蛋白质，负责调控胰岛素分泌囊泡与质膜的锚定。Granuphilin的C2A结构域通过与膜的相互作用在此过程中扮演重要角色。然而，目前对Granuphilin-C2A的磷脂结合选择性及结构基础尚不清楚。本项目将应用液体核磁共振技术解析Granuphilin-C2A apo态的溶液结构，并进一步利用磷脂双分子纳米盘（nanodisc）作为模拟膜体系，综合利用化学位移扰动、顺磁弛豫增强(PRE)、饱和转移等液体核磁共振方法开展与膜相互作用的结构机制研究，旨在揭示其结合磷脂的偏好性，明确Granuphilin-C2A与膜相互作用的关键残基及相互作用界面，为深入理解Granuphilin在胰岛素分泌过程中的功能提供理论基础。

Granuphilin是胰岛素分泌过程中的关键蛋白质，负责调控胰岛素分泌囊泡与质膜的锚定。Granuphilin的C2A结构域通过与膜的相互作用在此过程中扮演重要角色。但是，人们目前对Granuphilin-C2A 的磷脂结合选择性及结构基础缺乏了解。通过本课题的研究，我们利用脂质体结合实验，明确Granuphilin-C2A能够特异性地识别PI(4,5)P2磷脂分子；同时，成功组装并纯化获得含PI(4,5)P2组分的磷脂双分子纳米盘PI(4,5)P2-nanodiscs, 运用微量热泳（MST）技术测定了Granuphilin-C2A与PI(4,5)P2-nanodiscs结合的解离常数Kd；进一步应用液体核磁共振技术，揭示了Granuphilin-C2A与PI(4,5)P2磷脂头部及PI(4,5)P2-nanodiscs的相互作用界面，明确了参与结合的关键氨基酸残基并通过分子动力学模拟得到了膜结合的复合物模型。研究过程中，我们还发现了Ca2+对Granuphlin-C2A与膜的相互作用具有负调控能力。此外，我们还完成UbiG/Coq3与膜磷脂的相互作用研究。在本项目的资助下，我们已发表SCI论文2篇，1篇在准备中。