近日，上海交通大学Bio-X研究院朱金伟团队与中国科学技术大学王朝团队合作在PNAS在线发表题为Double inhibition and activation mechanisms of Ephexin family RhoGEFs的研究论文，首次揭示了Ephexin家族RhoGEF双重自抑制及激活的分子机制。本项工作发现Ephexin4 RhoGEF的自抑制包含两个部分：1）其羧基端的SH3-HC串联结构域能够与GEF酶活中心-DH-PH结构域相互作用，从而阻碍了RhoG的进入，抑制了催化反应；2）其氨基端的一段保守的多肽序列（IH多肽序列）也能结合到DH结构域上，抑制Ephexin4的酶活。该工作运用结构生物学方法分别研究了Ephexin4的羧基端自抑制和双重自抑制的三维结构信息，详细阐明了Ephexin4自抑制的结构基础和分子机理（图1）。有趣的是，结构分析显示自抑制界面上关键残基（如R706）在肿瘤中发生突变（R706L），这一突变将打破自抑制构象，从而激活Ephexin4的酶活。生化实验也证实了这一结构分析（图1）。本工作进一步探索了Ephexin4自抑制构象激活的可能机制。作者发现，DLG1或Tip1蛋白的PDZ结构域可以结合Ephexin4羧基末端的PDZ结合序列（PDZ-binding motif，PBM）；这一相互作用能够有效的激活Ephexin4羧基端的自抑制。Ephexin家族蛋白氨基端的IH自抑制多肽序列“LY220Q”中的Tyr220据报道能够被Src等酪氨酸激酶磷酸化。结构分析及生化实验证实这一磷酸化将大大降低抑制多肽与DH结构域的相互作用，从而打开自抑制构象（图2）。重要的是，上述两种Ephexin4的激活机制在细胞里也是同样的工作机制。进一步研究表明，Ephexin家族其他蛋白以及另一个RhoG-GEF-SGEF也采用同样的自抑制模式（图2）。图2. Ephexin家族RhoGEF双重自抑制和激活分子机制示意图综上，本项工作通过综合运用结构生物学、生物化学和细胞生物学方法，阐明了Ephexin家族蛋白双重自抑制和激活的分子机理，为相关神经系统疾病和肿瘤的发病机制提供了可靠的结构阐释，并为相关药物的开发提供了基础。https://www.pnas.org/content/118/8/e2024465118
