近期，我校生物系副教授余聪、副教授魏志毅、教授吴传跃和副教授邓怿课题组围绕细胞内整合素（integrin）信号通路中的重要蛋白kindlin的结构与功能的最新研究成果，在国际著名学术期刊Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 在线发表科研论文。 论文通过解析kindlin 蛋白的三维结构，阐述其识别和激活integrin的结构机制，从分子水平揭示了kindlin在细胞与细胞外基质（ECM）的相互作用以及相关疾病的发生发展过程中如何发挥重要作用。

本项研究以南方科技大学生物系为第一单位，所有作者均为我校师生。生物系研究助理李华东（余聪课题组）、邓怿为本文共同第一作者；余聪、魏志毅和吴传跃为共同通讯作者。我校2017届本科毕业生林继镕作为共同作者参与了该项工作。

细胞与其微环境的相互作用对细胞迁移、增殖等多种生命活动过程的调控具有重要作用，细胞粘附的缺陷会导致发育、免疫和止血功能失常等多种疾病。整合素（integrin）是细胞- ECM 粘附中最重要的受体，通过自身的细胞外结构域和细胞内tails端，连接着细胞外基质的特异蛋白和细胞内不同的细胞骨架调控蛋白。Integrin和细胞外基质稳定的相互作用及随后的信号传导都需要Integrin处于活化状态。作为integrin的结合蛋白，Kindlin和talin是两个序列相似的、含FERM结构域的蛋白家族，两者协同作用进而完全激活integrin。Talin结合integrin细胞内β-tail的近膜端，从而改变integrin的构象，但kindlin识别integrin并介导其完全活化的分子机制并不清楚，而且kindlin的突变也常导致皮肤性、免疫性疾病、造血功能失常、骨骼疾病，以及癌症。

本项研究通过X-ray解析了kindlin家族中分布最广，最重要的分子kindlin2的单体和二聚体两种构象及kindlin结合β1- and β3-integrin的复合物结构，揭示了Kindlin2的结构跟Talin-FERM的线性结构截然不同，呈现紧密堆积的三叶草形态；复合物结构进一步表明kindlin是通过两个特异的结合位点识别integrin细胞内β-tail的远膜端，这对激活integrin及其信号传导有重要作用。值得关注的是，本项研究意外地发现kindlin2存在着构象变化，kindlin单体可以通过F2 domain-swapping形成同源二聚体，打破二聚体的形成会影响到kindlin介导的integrin的完全活化。

左图，A， kindlin的组成示意图；B，kindlin的结构。 右图，kindlin形成双聚体的结构示意图，及体外和体内实验的验证。

该项研究成果综合运用了结构生物学、生物化学及细胞生物学的方法，解决了相关领域长期存在的一个重要问题，系统地揭示了kindlin与integrin相互作用的结构基础，提出了kindlin在integrin活化过程中发挥作用的新的机理。同时，蛋白三维结构信息也帮助人们理解kindlin的突变在众多遗传疾病的机理，为今后相关疾病及癌症的治疗提供基础。该项研究标志着南科大在本研究领域处于国际前沿，获得相关领域研究者的高度重视。本文编辑，美国科学院院士、integrin研究领域的专家Richard Hynes特别邀请德国马普研究所Reinhard Fässler教授为本文撰写专题评论。实验室将继续在此基础上，进一步研究相关领域的重要问题。

模式图展示了本文提出kindlin的双聚体在integrin的激活过程中的作用机制。

这项研究得到了南方科技大学生命科学研究中心、上海国家蛋白质科学中心、上海同步辐射光源中心的支持，并获得国家自然科学基金委员会，国家科技攻关计划，广东省自然科学基金、深圳科技创新委员会及南方科技大学的经费支持。

相关链接：http://www.pnas.org/content/early/2017/07/20/1703064114.long

供稿：生物系