细胞黏着斑中重要蛋白质及蛋白质复合物对细胞骨架的调控机制的研究

Focal adhesion（FA）is crucial for cell and extracellular matrix communication and regulating different cellular processes, including cell adhesion，migration and proliferation. In FA formation, numerous proteins are assembled in the cytoplasmic region to control the F-actin dynamics. These FA proteins form a complicated protein-protein interaction network to regulate FA assembly and dynamics. To address the molecular mechanisms of focal adhesion formation and cell adhesion by the protein-protein interaction network, we propose to study two important protein/protein complex, kindlin and IPP complex in regulating F-actin formation and dynamics, by using tools in structural biology, biochemistry, and cell biology. Our study will not only uncover the highly regulated process of cytoskeletal dynamics in FA, but also provide the foundation for future studies of the large protein machineries in FA.

黏着斑是一种介导细胞与细胞外基质相互作用的重要结构，通过招募各种蛋白质调控细胞骨架的动态变化，从而调控细胞的黏附和迁移。黏着斑的核心结构含有多种蛋白质或蛋白质复合物。这些蛋白质或蛋白质复合物通过直接与细胞骨架F-actin结合，或者招募重要的调控因子，形成复杂的蛋白质相互作用网络，调控黏着斑的形成与动态变化。为了揭示这种复杂的蛋白质相互作用网络在黏着斑的形成和细胞黏附中发挥功能的分子机制，本项目将对黏着斑核心结构中的IPP复合物以及kindlin对于细胞骨架的调控进行系统性的结构和功能研究，从分子和细胞层面揭示它们与细胞骨架相互作用的机制，以及对细胞黏附、迁移的影响。本项目的研究成果将展示细胞黏着斑中的蛋白质采用不同的方式调控细胞骨架，以及它们之间的协同作用，并为今后黏着斑中大分子蛋白机器的结构与功能研究奠定基础。

ILK、PINCH 和Parvin三种蛋白形成的三元复合物（IPP）是黏着斑结构中的重要组分之一，起着连接黏着斑与细胞骨架的重要功能。在多种癌细胞中均发现这三种蛋白质的表达异常。Rsu1蛋白，一种重要的抑癌因子，可以在黏着斑中定位，并和IPP相互作用。有趣的是，在多种癌症中发现了Rsu1的过量表达，说明Rsu1抑癌作用的复杂性。为了揭示Rsu1和IPP所形成的蛋白聚合体在癌症发生过程中复杂的作用机制，我们解析了Rsu1蛋白和PINCH蛋白形成复合物的三维结构，发现Rsu1的结合将抑制IPP对于细胞骨架的调控。进一步的细胞实验说明，在细胞中过量表达Rsu1将导致细胞的黏附结构的形成受到影响，并影响细胞的运动等功能。而Rsu1的缺失也将导致IPP复合物的稳定性受到影响，同样失去了对于细胞骨架的调控。该研究揭示了在细胞黏附结构中，Rsu1通过调控IPP复合物来精确地调控细胞骨架的动态组装，从而控制细胞的活动能力，为了解相关癌症的发生提供了新的分子机制。该研究论文在线发表在eLife杂志上。