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国内高校大爆发！今日清华/北大/厦大Nature齐发( 二 )


第二篇：北京大学Nature：NAD+介导的神经退行性蛋白自我抑制机制
国内高校大爆发！今日清华/北大/厦大Nature齐发文章插图
▲第一作者：Yuefeng Jiang通讯作者：Jing Yang ，Zhe Zhang
通讯单位：北京大学 ， 生命科学学院
DOI: 10.1038/s41586-020-2862-z
背景介绍轴突的病理变性破坏了神经回路 ， 是神经退行性变的特征之一 。 Sarm1是神经退行性过程的中央调节因子 ， 其TIR域通过NAD酶活性发挥神经退行性作用 。 然而 ， Sarm1激活的严格控制背后的机制仍有待完全理解 。
本文亮点1. 本文报告了全长Sarm1蛋白质在2.6-3.0埃分辨率下的冷冻电镜结构 。 2. 作者发现NAD+是ARM结构域的意外配体 。 这种NAD+结合促进了ARM结构域通过其结构域接口抑制TIR结构域的NAD酶 。 3. NAD+结合位点的破坏或ARM-TIR相互作用引起组成性活性的Sarm1会导致轴突变性 。 4. 这些发现揭示了这种新的NAD+介导的中枢神经退行性变蛋白的自我抑制 。
图文解析
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▲图1 通过与Sarm1ARM交互 ， Sarm1TIR被限制在非活动状态 。 （a） Sarm1的示意图 。 线粒体靶向序列肽（MTS）、Sarm1ARM、Sarm1SAM和Sarm1TIR分别用灰色、绿色、黄色和蓝色表示 。 （b） Sarm1八聚体的侧视图 。 α-螺旋线显示为圆柱体 。 NAD+分子显示为棒状 。 一个原生质体的颜色与（a）中相同 。 其他的原生质是灰色的 。 给出了八聚体的厚度和一个原聚体的长度 。 （c-d）不同结构域（c）或原生质体（d）着色的Sarm1八聚体俯视图 。 给出了环形结构的内径和外径 。 （e）SARM1臂的圆柱体表示 。 （f）Sarm1连接Sarm1八聚体的组装 。 图中显示了三个原聚体的五个结构域 ， 它们由1到3的不同下标表示 。 右侧详细显示了两个Sarm1ARM-Sarm1TIR接口 。 （g）左图：三个Sarm1TIR结构的叠加 。 Sarm1TIR在我们现有的全长Sarm1（E642A）结构中是蓝色的；报告的单个Sarm1TIR（PDB代码：6O0Q）和Sarm1TIR（G601P）（PDB代码：6O0V）的结构分别是绿色和粉红色的 。 E642残基的侧链显示 ， BB环被圈起来 。 右图：三种结构中NAD+底物位点的比较 。 BB环是红色的 。 在所报道的Sarm1TIR结构中 ， 占据NAD+底物位置的核糖分子显示为棒状 。 NAD+底物位点的中心切片显示在底部 ， 显示出三种结构中的口袋形状 。
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▲图2 Sarm1ARM和Sarm1TIR之间自我抑制相互作用的功能验证 。 （a）Sarm1催化的NAD+裂解反应 ， 主要产物为NAM和ADPR 。 （b）用薄层色谱法（TLC）分析NADase的活性 。 以5 nmol-NAM、ADPR和NAD+为标准品 ， 在薄层色谱板上显示了它们的迁移位置 。 （c）Sarm1突变蛋白的NADP酶活性 。 NAD酶活性由NAD+和ADPR强度之和[IAPPR/（INAD++IADPR）]归一化后的ADPR强度计算NAD酶活性 。 （d）由Sarm1组成性激活引起的轴突变性 。 将表达每个Sarm1突变蛋白的DIO版本的慢病毒与表达Cre的病毒载体相结合 ， 将培养的Sarm1-/-感觉神经元转化 。 轴索完整性通过相差显微镜（上部分）或抗Tuj1（绿色）/抗NF-M（红色）共免疫染色（下部分）进行检查 。 （e）轴突变性定量 。
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▲图3 Sarm1ARM内NAD+结合位点 。 (a) NAD+结合的Sarm1ARM在Sarm1(E642A)结构中的条带表达 。 NAD+显示为由元素着色的品红色棒 。 将Sarm1ARM参与NAD+结合的区域标记为绿色 。 (b) 结合NAD+分子的低温电镜密度 。 该地图的等高线高度为6.0 。 (c) Sarm1ARM与NAD+相互作用示意图总结 。 表示形式:垂直线 ， 芳香相互作用;虚线、氢键或盐桥(


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