研究揭示骨骼肌兴奋-收缩偶联过程原位结构基础

中国科学院生物物理研究所孙飞研究组和大连化学物理研究所李国辉研究组共同揭示了高等哺乳动物骨骼肌三联体介导兴奋-收缩偶联过程的原位结构基础。相关论文3月20日发表于《先进科学》。

在生物体内，骨骼肌的收缩与舒张是受神经系统控制的。神经系统传递来的化学信号经过一系列的转变与传递过程最后形成肌肉的机械收缩行为，这个过程被称为兴奋-收缩偶联。在这一过程中，三联体上的RyR1是整个兴奋-收缩偶联过程中传递兴奋信号的重要元件。然而，尽管 RyR1的高分辨率结构已经被解析，仍有一系列关于 RyR1功能的重要科学问题未被解决。

在该研究中，孙飞研究组基于前期工作基础，进一步结合组织原位制样方法和冷冻电子断层三维重构技术，系统性地表征了骨骼肌中三联体的精细原位结构。其中包括：解析了RyR1在骨骼肌16.7 ?分辨率的原位结构，发现在原位环境下RyR1与FKBP12和钙调蛋白（Calmodulin，CaM）紧密结合；解析了RyR1-DHPR超级复合体的原位结构，发现了两处连接密度，证实了RyR1与DHPR之间存在物理相互作用；发现RyR1在骨骼肌原位的“右手”对角镶嵌排列模式，四个DHPR形成的四联体以1：2的比例与RyR1结合；通过分子动力学模拟证明RyR1的“右手”对角镶嵌排列对于其协同钙释放的必要性，解释了相关遗传病理数据。这些研究结果为RyR1和DHPR之间的物理偶联提供了关键证据，为深入了解骨骼肌中的兴奋-收缩偶联分子机制提供了重要线索。

（责编：赵珊）