2022年11月8日(北京时间),由复旦大学基础医学院王明伟、美国Scripps研究所Peter K. Vogt和中国科学院上海药物研究所杨德华领衔的合作团队于《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the NationalAcademy of Sciences of the United States of America, PNAS)在线发表了题为“Cryo-EM structures ofcancer-specific helical and kinase domain mutations of PI3Kα”的研究成果。该论文首次报道了人源全长磷脂酰肌醇3激酶(Phosphatidylinositol3-kinase, PI3K)α亚型(p110α-p85α)的三个致癌特异性突变体(H1047R、E542K和E545K)蛋白复合物的冷冻电镜结构,阐明了突变体诱导PI3Kα产生的局部和整体构象变化,为深入认识PI3Kα突变体致癌分子机制和创制特异性针对突变型PI3Kα的抗癌新药提供了重要的信息。
突变体H1047R的冷冻电镜结构与已报道的该突变晶体结构大体一致,但在细节上存在差异。前者的显著结构特征是R1047侧链旋转到一个独特的、以前未观察到的位置(图2A),继而产生新的氢键作用。因此,激活环获得了更大的灵活性,有利于增强激酶活性。研究还揭示了iSH2和ABD结构域的特异性旋转(图2B),这可能削弱ABD与激酶结构域以及iSH2、C2与激酶结构域之间的抑制性接触,即降低了p85α对p110α活性的自抑制作用(Autoinhibitoryaction),并可能促进p85与磷酸肽的相互作用。在三维可变性(3Dvariability analysis, 3DVA)分析中6,7,包含1047突变位置的区域和iSH2-ABD结构域的区域显示出比野生型的相应区域更大的灵活性,这与使用1%FDR confidence map分析显示的额外密度区域较同状态下野生型明显减少,即未解析区域灵活性增加(图2C)的结果一致,为激酶的功能增益(Gainof function)奠定了结构生物学基础。
图2.A,H1047R突变体冷冻电镜中独特的R1047侧链构象;B,与野生型和晶体结构对比,ABD-iSH2结构域发生偏移;C,1%FDR confidence map 显示突变体H1047R(左)和野生型(PDBID:7MYO)(右)额外密度(红色区域)的比较。
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