14-3-3蛋白家族中的液-液相分离与淀粉样蛋白聚集

《International Journal of Biological Macromolecules》：Liquid-liquid phase separation and amyloid aggregation in the 14-3-3 protein family

　　

Saul? Rapalyt?|Viktorija Karalkevi?iūt?|Ieva Baronait?|Dominykas Veiveris|Vytautas Smirnovas|Mantas ?iaunys|Darius ?ulskis

摘要

14-3-3蛋白家族拥有超过1300个结合伙伴，是真核细胞中最大的蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）调节因子之一。它们能够识别并结合到伴侣蛋白中的磷酸化相关基序上，从而形成支架以稳定蛋白质，并决定激酶是否能够接触到其靶标。14-3-3蛋白家族包含七种异构体（β、γ、ε、ζ、η、θ和σ），这些异构体在所有组织中都有表达。

由于14-3-3蛋白在蛋白质-蛋白质相互作用中的关键作用，其功能失调可能导致多种疾病，如癌症或神经退行性疾病（如克雅氏病、帕金森病和阿尔茨海默病）。病理效应可能由功能丧失、异常相互作用或蛋白质聚集引起。值得注意的是，在路易小体或脑脊液中检测到了14-3-3蛋白的聚集物，这与α-突触核蛋白（α-syn）或β-淀粉样蛋白等淀粉样蛋白的存在相似。有毒的淀粉样蛋白聚集标志着神经退行性的开始，这可能是由于蛋白质错误折叠或液-液相分离（LLPS）过程导致的——在该过程中，蛋白质会凝聚成无膜的结构。

与其他致淀粉样蛋白形成的蛋白质不同，关于14-3-3蛋白家族成员在何种条件下会发生液-液相分离以及它们与淀粉样蛋白聚集之间的关系，目前了解甚少。为填补这一知识空白，我们在体外研究了14-3-3的所有异构体，并观察到了淀粉样聚集物的形成、相分离液滴以及类球形结构。研究结果表明，ε和θ异构体会形成类似淀粉样蛋白的纤维，从而加速α-突触核蛋白的聚集。此外，分子拥挤条件会促进大多数14-3-3蛋白的相分离和聚集。最后，14-3-3蛋白与α-突触核蛋白共同存在时会产生异型液滴。