冷冻电镜助力，北大团队揭示VANGL-PK蛋白复合物结构与功能

冷冻电镜助力，北大团队揭示VANGL-PK蛋白复合物结构与功能

2025年1月3日，北京大学生命科学学院张哲课题组和郑鹏里课题组在Nature Communications上发表了一项重要研究，首次揭示了VANGL-PRICKLE（PK）蛋白复合物的结构基础和相互作用机制，为理解平面细胞极性的建立提供了新的视角。

细胞极性是细胞功能和组织发育的基础，其中平面细胞极性（PCP）在胚胎发育、组织再生等多个生理过程中发挥着关键作用。PCP的建立依赖于细胞膜上高度保守的核心蛋白质复合物的不对称分布，而VANGL和PK蛋白是其中的关键成员。

研究团队利用先进的冷冻电镜技术，成功解析了人源VANGL1和VANGL2蛋白的高分辨率结构。结果显示，这两种蛋白均组装成具有D3对称性的六聚体，由单体形成紧密结合的三聚体，再进一步组装成六聚体结构。这一发现首次揭示了VANGL蛋白的组装方式，为理解其在PCP中的作用提供了重要线索。

研究团队进一步解析了VANGL1与PK1蛋白的复合物结构，发现PK1蛋白通过静电相互作用与VANGL1的六聚体界面结合。通过突变分析和AlphaFold3预测，研究团队定位到PK1蛋白中接近C端的46个氨基酸残基片段（745-790位氨基酸残基）在与VANGL的相互作用中发挥关键作用。

更令人兴奋的是，研究团队还发现了PK1蛋白在细胞内的新功能。通过比较单独的VANGL蛋白和VANGL-PK1复合物在U2OS细胞中的定位，他们发现PK1能够将携带VANGL的囊泡募集到质膜前端。这一发现不仅揭示了PK1在VANGL细胞内运输和质膜定位中的重要作用，也为理解PCP核心复合物的组装和功能提供了新的线索。

这一突破性研究不仅首次揭示了VANGL和PK1蛋白的相互作用机制，还为理解细胞极性的建立过程提供了新的视角。这项工作对于深入研究胚胎发育、组织再生等生理过程具有重要意义，也为相关领域的研究开辟了新的方向。

北京大学生命科学学院张哲研究员和郑鹏里研究员为该论文的共同通讯作者，北京大学前沿交叉学科研究院2022级博士生宋彦仪和生命科学学院2022级博士生简舒怡为共同第一作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等多个项目的资助，并依托北京大学冷冻电镜平台和生命科学学院公共仪器中心凤凰工程蛋白质平台的技术支持。