质子化与底物调控的二聚体开放将脑型肌酸激酶偶联至囊泡膜和肌动蛋白重塑膜

脑型肌酸激酶（CK-BB）通过ATP与磷酸肌酸之间可逆的磷酸基转移来缓冲局部ATP需求，但这种可溶性代谢酶如何与动态膜区室耦联仍不清楚。本文整合免疫荧光显微镜、DEER光谱、氢-氘交换和天然质谱、DEER与AlphaFold引导的建模，以及长时间尺度分子动力学，解析了人CK-BB受酸度和底物调控的构象景观。酸化使内源性和重组CK-BB由弥散的胞质池重新分布至点状囊泡结构和膜褶皱。DEER和建模揭示了一种空间上不对称的二聚体，其中凸面相对保持受限，而凹面的催化-调控表面则采样受pH和底物影响的构象中间态。我们鉴定出逐步二聚体开放这一新型调控机制：酸性pH和底物结合可增强凸面及NTD-NTD界面的动力学，并使His191/Ser199模块对渐进式、pH依赖性的交换更加敏感。底物结合在维持该调控界面附近局部动力学的同时，缓冲了酸诱导的去保护效应。总体而言，这些数据支持一种模型：质子化与底物占据共同产生具备膜相互作用能力的CK-BB构象，从而将局部ATP再生与曲率膜囊泡及肌动蛋白重塑膜耦联。

脑型肌酸激酶（CK-BB）通过 ATP 与磷酸肌酸之间可逆的磷酸基转移缓冲局部 ATP 需求，但这一可溶性代谢酶如何与动态膜区室相耦联仍不清楚。在此，我们结合免疫荧光显微镜、DEER 光谱、氢-氘交换和天然质谱、DEER 与 AlphaFold 引导建模，以及长时间尺度分子动力学模拟，解析了人 CK-BB 受酸性环境和底物调控的构象景观。酸化使内源性和重组 CK-BB 从弥散的胞质库重新分布至点状囊泡结构和膜褶皱。DEER 和建模显示，该二聚体具有空间非对称性，其中凸面相对受限，而凹面的催化-调控表面则采样依赖于 pH 和底物的构象中间态。我们鉴定出二聚体逐步开放这一新型调控机制：酸性 pH 和底物结合可增强凸面及 NTD-NTD 界面的动力学，并使 His191/Ser199 模块对渐进式 pH 依赖性交换更加敏感。底物结合在维持该调控界面附近局部动力学的同时，缓冲了酸诱导的去保护作用。总体而言，这些数据支持如下模型：质子化和底物占据共同生成具有膜结合能力的 CK-BB 构象，从而将局部 ATP 再生与弯曲的囊泡膜及肌动蛋白重塑膜相耦联。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.04.742861v1?rss=1

🏷️ 脑型肌酸激酶 质子化调控 二聚体开放 膜相互作用 肌动蛋白重塑