《特發性癲癇蛋白LGI1與受體ADAMs複合物的結構生物學研究》是劉合力為項目負責人，北京大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：特發性癲癇蛋白LGI1與受體ADAMs複合物的結構生物學研究
- 項目類別 ：面上項目
- 依託單位 ：北京大學
- 項目負責人：劉合力
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
富亮氨酸膠質瘤失活基因-1（LGI1）的突變與常染色體顯性遺傳顳葉外側癲癇直接相關。大多數特發性癲癇致病基因編碼離子通道，而LGI1編碼分泌型富亮氨酸膠質瘤失活蛋白-1。該蛋白通過作用於突觸前後膜上的受體ADAM22/ADAM23(ADAMs)而具有抑制癲癇發生的功能，為此，被稱作抗癲癇配體。但LG1如何識別受體、LGI1突變如何影響它與受體的複合物的功能從而引發癲癇等問題一直懸而未決。申請人擬開展關於LGI1-ADAMs複合物的結構生物學研究，試圖闡明配體-受體相互作用的結構機制，並以複合物結構為基礎，在分子、細胞、迴路三個層次上說明LGI1突變的分子致病機理。雖然LGI1和ADAM22是不易結晶的糖蛋白，但申請人已經獲得ADAM22的晶體結構以及LGI1-ADAM22複合物的晶體，這表明了項目的可行性。鑒於LGI1的獨特性，本項目可為癲癇發病機制研究和抗癲癇藥物開發提供新視角。
結題摘要
不同於其他編碼離子通道的癲癇相關基因，LGI1基因是一個獨特的特發性癲癇易感基因，編碼分泌型富亮氨酸膠質瘤失活蛋白-1。通過作用於突觸前後膜上的受體ADAM22/ADAM23(ADAMs)，LGI1具有抑制癲癇發生的功能，為此，被稱作抗癲癇配體。但LG1如何識別受體、LGI1突變如何影響它與受體的複合物的功能從而引發癲癇等問題，10年來一直懸而未決。本項目開展關於LGI1-ADAMs複合物的結構生物學研究，試圖闡明配體-受體相互作用的結構基礎，並在分子、細胞等水平說明LGI1突變致病的結構機制，並為開發蛋白質類抗癲癇藥物提供依據。 根據原計畫，本項目的核心研究內容是獲得LGI1和受體ADAMs複合物的晶體結構。但由於LGI1和ADAMs屬於多結構域的糖蛋白，獲得複合物的晶體結構極富有挑戰性。為解決此難題，我們使用了三種不同的策略。第一種策略是結晶全長LGI1和ADAMs整個胞外區的複合物或其突變體。我們通過定點突變掉複合物的糖基化位點或者特殊位點，以減少複合物的寡聚化程度或提高其溶解度和穩定性。第二，採用分而治之的策略。我們嘗試解析LRR結構域的晶體結構；用分子進化方法尋找EPTP結構域的熱穩定性高、與受體親和力高的突變體；嘗試找到LGI1與受體ADAM22結合的最小區域，並結晶該mini-複合物。第三個策略是用單克隆抗體輔助結構解析。我們用LGI1-ADAM22複合物作為抗原，免疫小鼠，並篩選到3株高親和力的單克隆抗體。在過去四年間，我們先後構建了近200個表達質粒，衍射了近500顆晶體，收集了近80套完整衍射數據，解析了LGI1的LRR結構域的晶體結構，獲得了多套LGI1/4-ADAM22複合物晶體的2.94-6.6埃衍射數據。由於直到2016年12月26日我們才收集到LGI1-ADAM22複合物突變體的較高解析度數據（2.94埃），複合物的結構解析才獲得突破。所有複合物結構都在解析和精修之中。此外，我們用小角散射技術表征了部分複合物在溶液中的行為，進一步證實LGI1-ADAM22複合物形成的方式。 我們不得不坦誠基於結構的功能研究尚待開展。鑒於項目的挑戰性以及我們最近的突破，我懇望基金委能讓我們使用尚未用完的經費來完成該項目，並致以誠摯謝意。
