作者Evil Genius接下来为我们的生化小课CADD计算机辅助药物设计分子对接/分子动力学做好准备;大家有条件基因组 单细胞空间 分子对接/分子动力学都学习一下多组学角度看问题会比单一组学好很多。其实无论是分子对接还是分子动力学都需要我们采用服务器操作所以大家对linux和python要有一定的基础其中autodock vina和Gromacs需要大家会操作Linuxpyrosetta需要大家会python大家可以看一下2025番外--linux、R、python培训希望参加培训的同学全流程学会一劳永逸解决这个组学的分析问题。无论做什么事情我们先把事情做好再说其他的内容我认为这个内容非常重要基本都看的英文版本总结了很多内容即使只有一个人参加培训我也想好好全流程梳理一下报名后课程取消也不用担心大家不会有任何的损失可能是这个内容大家不需要目前一个人报名都没有可能要取消了。不过还是那句话要学好好学不学就算了掌握技能和好的心态起码占一样不要花费了金钱精力时间还没学会不如好好玩两个月回来花钱让公司做了。今日参考文献VPS13A 负责“运脂质”XKR1 负责“翻脂质”。VPS13A 并不是把脂质直接交给 XKR1而是把脂质直接释放到 XKR1 附近的膜中随后 XKR1 将脂质从一个膜叶层翻到另一个膜叶层。ER脂质合成 → VPS13A装载脂质 → VPS13A桥结构运输 → 脂质直接进入受体膜 → XKR1进行scrambling → 两层膜共同扩张研究背景为什么要研究 VPS13A细胞膜脂质主要在内质网ER合成然后需要运输到质膜、线粒体、溶酶体等其他膜结构。传统的脂质运输可以依赖囊泡运输但近年来发现还有一类非常重要的蛋白Bridge-like lipid-transfer proteinsBLTPs这类蛋白可以像一座“桥”一样连接两个膜在两个膜之间直接运输脂质而不需要形成囊泡。VPS13A 就是其中非常典型的一员。它具有一个非常长的 bridge-domain内部存在疏水通道可以容纳大量脂质。VPS13A 和 XKR1 为什么值得研究此前已经发现VPS13A 与 XKR1 存在相互作用VPS13A 功能异常与chorea-acanthocytosis舞蹈病-棘红细胞增多症有关XKR1 功能异常与 McLeod syndrome有关VPS13A 可能负责把 ER 来源的脂质运到质膜XKR1 则负责将脂质在膜两层之间重新分布。但是此前最大的问题是VPS13A 到底如何把脂质从自己的 bridge-domain 释放到膜里以及XKR1 到底通过什么结构通道实现 lipid scrambling这就是本文要解决的两个核心问题。结果1、解析 VPS13A–CaM–XKR1 的整体结构VPS13A 和 XKR1 到底是怎么结合在一起的利用 cryo-EM 解析复合物。最终获得约 3.28–3.41 Å 的近原子分辨率结构。结果表明VPS13A 主要通过 C 端 PH domain 与 XKR1 相互作用而 VPS13A 的 bridge-domain 本身并不直接接触 XKR1。更重要的是XKR1 与 VPS13A 的结合使 VPS13A 的 bridge-domain 被定位到受体膜附近并处于有利于向膜直接输送脂质的空间位置。因此这一结果首先建立了一个重要模型XKR1的主要作用之一是将VPS13A定位到受体膜附近而不是直接从VPS13A接收脂质。也就是说VPS13A和XKR1虽然形成复合物但二者的功能可能是空间邻近、功能协同而不是直接进行脂质交接。结果2、VPS13A 的 bridge-domain 是一个真正的脂质运输结构在解析整体结构之后进一步研究 VPS13A 的 bridge-domain。结果显示VPS13A 的 bridge-domain 形成一个长约 240 Å 的疏水性脂质运输通道可以容纳大量甘油磷脂。cryo-EM 密度中还能够观察到与脂质相符的密度特别是在 bridge-domain 的多个区域可以看到脂肪酸链相关的密度。这说明VPS13A并不是理论上“可能”运输脂质而是其结构本身就形成了适合脂质结合和运输的疏水性通道。同时发现 bridge-domain 的末端以及 VAB domain 具有较高的构象柔性。VAB domain 可以处于不同构象其中一种构象允许 bridge-domain 更容易靠近受体膜。因此这一部分进一步说明VPS13A的脂质运输不仅依赖一个静态通道还受到蛋白构象变化的调节。结果3、XKR1 本身需要发生构象变化才能发挥脂质扰乱作用随后研究 XKR1 如何发挥 lipid scrambling 功能。结构和模拟结果表明cryo-EM 中观察到的 XKR1 构象本身并不是最适合脂质翻转的活性状态。进一步的全原子分子动力学模拟发现XKR1 可以从相对关闭的状态转变为开放状态。开放后TM1 和 TM4 之间形成更加亲水的通道使脂质能够沿着这一通路从一个膜 leaflet 移动到另一个 leaflet。同时实验表明XKR1 与 VPS13A 的 PH domain 融合后仍然保留 lipid scrambling 活性。因此VPS13A 与 XKR1 的结合并不会抑制 XKR1 的功能相反模拟结果提示 VPS13A 的结合有助于 XKR1进入更适合 scrambling 的构象。这一部分最终建立了VPS13A负责脂质输送XKR1负责脂质在膜两层之间重新分配。结果4、VPS13A 如何稳定结合受体膜并形成适合脂质转运的膜环境VPS13A如何真正固定在膜上MD 模拟显示VPS13A 的 ATG2_C motif 可以通过其两亲性螺旋直接插入膜中从而帮助 bridge-domain 与膜保持稳定接触。进一步的缺失实验和 liposome flotation assay 证明删除 ATG2_C 会明显削弱 VPS13A 与膜的结合。因此这里形成了一个比较清晰的功能分工PH domain负责与 XKR1 相互作用、定位 VPS13AATG2_C负责进一步锚定膜bridge-domain负责脂质运输与此同时XKR1 本身能够造成局部膜变薄和膜曲率变化而 ATG2_C 又可以进一步增强这种膜重塑。所以这一部分的核心发现是VPS13A–XKR1复合物不仅被定位到膜附近还能够共同改变局部膜环境为脂质从VPS13A进入膜创造有利条件。结果5、VPS13A 可以直接向膜进行 bulk lipid transferVPS13A里面的脂质能不能直接进入膜如果 VPS13A 中脂质负载较低脂质虽然可以移动到 bridge-domain 的膜端但并不会明显进入膜。但是当 VPS13A bridge-domain 中的脂质负载增加到较高水平后情况发生明显变化大量脂质可以从VPS13A的bridge-domain直接释放到邻近膜中。在高脂质负载情况下模拟甚至观察到一次性释放多达约 27 个脂质。进一步发现脂质过载后会促进 VPS13A C-terminal cap 附近的脂质聚集并伴随脂质运输通道向膜方向开放最终形成 bulk lipid transfer。同时提高受体膜的 membrane tension 可以进一步促进脂质释放。这说明膜张力可能是调控 VPS13A 定向脂质运输的重要物理因素。结果6、VPS13A 与 XKR1 是“空间分工、功能协同”综合前面的 cryo-EM、AA-MD 和 CG-MD 结果发现VPS13A负责将脂质直接输送到 XKR1 附近的膜的胞质侧 leaflet。XKR1负责将这些新进入的脂质从一个 leaflet 重新分配到另一个 leaflet。因此两者并不是VPS13A → XKR1 → membrane而是VPS13A → membrane与此同时XKR1 → lipid scrambling也就是说脂质运输和脂质翻转是两个空间上相对分离、但功能上相互协同的过程。进一步发现较高的 membrane tension 同时有利于VPS13A lipid deliveryXKR1 开放构象XKR1 lipid scrambling因此膜本身的物理性质可能是连接这两个过程的关键因素。最后来看看方法分子动力学生活很好有你更好。