通过分子模型识别的变构通路揭示MLKL激活机制洞见

混合谱系激酶结构域样蛋白（mixed lineage kinase domain-like protein，MLKL）负责在坏死性凋亡（necroptosis）的最后阶段实现质膜（plasma membrane，PM）通透化；坏死性凋亡是一种促炎性的程序性细胞死亡通路。MLKL包含三个结构域：假激酶结构域（pseudokinase domain，PsKD）、brace区域以及四螺旋束（four-helical bundle，4HB）。PsKD在氨基酸位点S345和S347的磷酸化对于MLKL功能至关重要，因为它会触发构象变化，从而暴露4HB，并使蛋白质发生寡聚化，继而导致PM通透化。理解这一变构信号的分子机制，对于理性设计能够通过坏死性凋亡调节细胞死亡的配体至关重要，这可作为神经退行性和炎症性疾病的治疗替代策略。我们对野生型、磷酸化型和突变型MLKL蛋白形式进行了模拟，并构建了一个马尔可夫状态模型，该模型揭示了三个主要宏观状态，分别对应开放、过渡和闭合构象。通过采用一种新型聚类方法对氢键/疏水网络进行分析，我们识别出变构通路中的一种切换，该切换有利于开放状态。基于该模型，我们鉴定并在计算上测试了一种可促进4HB暴露的MLKL突变体，该突变体可能促进蛋白质寡聚化并破坏质膜完整性。我们提出了一项全面的全原子分子动力学研究，从分子水平表征促使4HB暴露的构象变化。

混合谱系激酶结构域样蛋白（mixed lineage kinase domain-like protein，MLKL）负责在坏死性凋亡（necroptosis）这一促炎性程序性细胞死亡通路的最后阶段介导质膜（plasma membrane，PM）通透化。MLKL包含三个结构域：假激酶结构域（pseudokinase domain，PsKD）、brace 区域以及四螺旋束（four-helical bundle，4HB）。PsKD在氨基酸位点S345和S347处的磷酸化对于MLKL功能至关重要，因为它会触发构象变化，从而暴露4HB，并使蛋白寡聚化以及随后发生的PM通透化成为可能。理解这一变构信号的分子机制，对于合理设计能够通过坏死性凋亡调控细胞死亡的配体具有关键意义，这可作为神经退行性和炎症性疾病的治疗替代策略。

我们对野生型、磷酸化型和突变型MLKL蛋白形式进行了模拟，并构建了一个马尔可夫状态模型，该模型揭示了三个主要宏观状态，分别对应于开放、过渡和闭合构象。通过采用一种新的聚类方法对氢键/疏水网络进行分析，我们识别出变构通路中的一种转换，该转换有利于开放状态。基于该模型，我们鉴定并通过计算测试了一种能够促进4HB暴露的MLKL突变体，该突变体可能有利于蛋白寡聚化并破坏质膜完整性。我们提出了一项全面的全原子分子动力学研究，从分子层面表征了使4HB暴露成为可能的构象变化。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.10.731390v1?rss=1

🏷️ MLKL 坏死性凋亡 变构通路 分子动力学模拟 马尔可夫状态模型