PNAS | 中国科学院生物物理研究所孙飞团队与合作者揭示小G蛋白ARF在囊泡分裂中的作用机制

本研究由中国科学院生物物理研究所孙飞团队与多个国际合作团队共同完成，揭示了小G蛋白ARF在囊泡分裂中的作用机制。研究背景基于囊泡运输是细胞内物质运输的重要方式，而ARF蛋白在囊泡分裂阶段的作用机制尚不明确。研究目的是通过冷冻电镜技术和螺旋重构技术，揭示ARF蛋白如何形成螺旋组装体并驱动膜形成管状结构，进而促进囊泡分裂的分子机制。研究发现ARF6蛋白在脂质膜表面组装成独特的螺旋晶格结构，其四聚体是最小的组装单元，依赖于N端的两亲螺旋插入细胞膜。分子动力学模拟验证了ARF6四聚体的组装稳定性，并揭示了其与脂质膜的稳定结合机制。功能实验显示ARF6的GTP水解触发囊泡分裂。此外，ARF1同样能诱导脂质膜形成管状结构，与COPI囊泡分裂直接相关。研究结论阐明了ARF蛋白在囊泡分裂过程中的详细分子机制，填补了该领域的关键信息缺失，为未来研究细胞内物质运输的调控提供了新思路。