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Sorcin是一种五EF手Ca2+结合蛋白，作为Ca2+传感器并调控Ca2+稳态。尽管Sorcin的结构及其Ca2+依赖性激活机制已得到充分表征，但其柔性的N端结构域（NTD）的功能仍不明确。我们结合序列分析、Ca2+诱导聚集实验、多维NMR光谱以及长时间尺度分子动力学（MD）模拟，界定了NTD在Sorcin激活中的作用。序列比较显示，尽管NTD本质上是无序的，但其在脊椎动物中高度保守，提示其具有重要功能。删除NTD会显著降低对Ca2+的响应性。与全长Sorcin相比，NTD截短构建体需要高于两倍的Ca2+浓度和高于十倍的蛋白质浓度才能启动聚集，而其聚集动力学减慢了近三个数量级。温度依赖性测量得到的表观活化能为36.7 kJ·mol-1，这与由Ca2+诱导构象激活而非变性所驱动的聚集相一致。NMR化学位移扰动将NTD去除的影响定位于EF手Ca2+结合环及邻近的D螺旋。Apo态MD模拟揭示了瞬时的分子内和分子间NTD-SCBD接触，这解释了部分扰动，并支持直接调控和变构调控的存在。Ca2+结合态模拟进一步表明，与全长Sorcin相比，SCBD更容易偏离晶体学活性构象，说明NTD通过动态接触稳定活性态。综上，这些发现确立了NTD作为关键调控因子的作用：它通过将Sorcin的构象平衡推向活性态来增强其对Ca2+的响应性，并提示柔性的N端延伸结构可能在五EF手蛋白家族内调控信号传导。
保守的柔性N端结构域通过稳定其活性构象调节Sorcin的钙敏感性 | bioRxiv
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保守的柔性N端结构域通过稳定其活性构象调节Sorcin的钙敏感性
Qiushi Ye，Angela Wu，Kathleen Joyce Carillo，Ibrahim D. Boyenle，Holly Hemesath，Yanan He，Nicolas Delaeter，Jaekyun Jeon，John Orban，Lei Zhang，Yanxin Liu
doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.29.741579
Qiushi Ye 1 西安交通大学；
Angela Wu 2 马里兰大学生物科学与生物技术研究所；
Kathleen Joyce Carillo 2 马里兰大学生物科学与生物技术研究所；
Ibrahim D. Boyenle 3 马里兰大学帕克分校
Holly Hemesath 3 马里兰大学帕克分校
Yanan He 2 马里兰大学生物科学与生物技术研究所；
Nicolas Delaeter 2 马里兰大学生物科学与生物技术研究所；
Jaekyun Jeon 2 马里兰大学生物科学与生物技术研究所；
John Orban 3 马里兰大学帕克分校
Lei Zhang 1 西安交通大学；
Yanxin Liu 3 马里兰大学帕克分校
通讯作者： yxliu{at}umd.edu
摘要
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摘要
Sorcin是一种五EF手型Ca2+结合蛋白，作为Ca2+传感器和Ca2+稳态调控因子发挥作用。尽管Sorcin的结构及其Ca2+依赖性激活机制已得到充分表征，但其柔性N端结构域（NTD）的功能仍不清楚。我们结合序列分析、Ca2+诱导聚集实验、多维NMR波谱以及长时间尺度分子动力学（MD）模拟，界定了NTD在Sorcin激活中的作用。序列比较显示，尽管NTD具有内在无序性，但其在脊椎动物中是保守的，这表明其具有功能重要性。删除NTD会显著降低Ca2+响应性。与全长Sorcin相比，NTD截短构建体启动聚集所需的Ca2+浓度提高了两倍以上，所需蛋白浓度提高了十倍以上，同时聚集动力学减慢了近三个数量级。温度依赖性测量得到表观活化能为36.7 kJ·mol^-1，这与由Ca2+诱导构象激活而非变性驱动的聚集相一致。NMR化学位移扰动将NTD去除的影响定位于EF手Ca2+结合环及邻近的D螺旋。无辅基状态的MD模拟揭示了瞬时的分子内和分子间NTD-SCBD接触，这解释了部分扰动，并支持直接调控与变构调控。Ca2+结合状态下的模拟进一步表明，与全长Sorcin相比，SCBD更容易偏离晶体学活性构象，说明NTD通过动态接触稳定活性状态。综上，这些发现确立了NTD作为关键调控因子的作用：它通过将Sorcin的构象平衡推向活性状态来增强Ca2+响应性，并提示柔性N端延伸结构可能在五EF手蛋白家族中调控信号传导。
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本预印本的。 本文依据CC-BY-NC-ND 4.0国际许可协议发布。
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发布于 2026年8月4日。
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Qiushi Ye，Angela Wu，Kathleen Joyce Carillo，Ibrahim D. Boyenle，Holly Hemesath，Yanan He，Nicolas Delaeter，Jaekyun Jeon，John Orban，Lei Zhang，Yanxin Liu
bioRxiv 2026.07.29.741579； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.29.741579
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保守的柔性N端结构域通过稳定其活性构象调节Sorcin的钙敏感性
Qiushi Ye，Angela Wu，Kathleen Joyce Carillo，Ibrahim D. Boyenle，Holly Hemesath，Yanan He，Nicolas Delaeter，Jaekyun Jeon，John Orban，Lei Zhang，Yanxin Liu
bioRxiv 2026.07.29.741579； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.29.741579
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.29.741579v1?rss=1
🏷️ Sorcin 钙结合蛋白 EF手结构域 N端无序结构域 构象调控 分子动力学模拟