分子模拟揭示PI(4,5)P2分子在MIM I-BAR蛋白与膜结合过程的作用

转移缺失蛋白MIM（missing-in-metastasis）I-BAR在感知和产生负弯曲的细胞膜具有重要的作用，这直接决定细胞的转移能力。此前的细胞生物学实验表明：PI(4,5)P2分子似乎总是易于聚集于MIM I-BAR蛋白集合细胞膜的区域。然而，PI(4,5)P2分子对MIM I-BAR蛋白的生物学功能的具体调控作用仍不是很清楚。鉴于分子动力学模拟可以精确地探索分子的动力学特性，因此我们通过一系列分子动力学模拟去探索这个问题。我们发现：（1）相比于带负电的POPS磷脂分子，PI(4,5)P2分子可以更好地促进MIM I-BAR蛋白与磷脂膜的结合，因为PI(4,5)P2分子可以诱导更高的负表面电荷密度；（2）MIM I-BAR蛋白表面（尤其是其两端）存在PI(4,5)P2分子的结合位点，这种结合主要由静电相互作用予以调控；（3）磷脂膜弯曲后，可诱导磷脂膜内磷脂分子的重新分布，促成PI(4,5)P2分子在磷脂膜负弯曲处的局部富集，这有助于解释MIM I-BAR蛋白如何感知负弯曲的磷脂膜。这些发现很好地揭示了PI(4,5)P2分子在MIM I-BAR蛋白感知和产生负弯曲的细胞膜中的具体生物学作用。相关结果已在线发表在FEBS Letters上。

Xubo Lin, Hongyin Wang#, Zhichao Lou#, Meng Cao#, Zuoheng Zhang, Ning Gu*. Roles of PIP2 in the Membrane Binding of MIM I-BAR: Insights from Molecular Dynamics Simulations. FEBS Letters, 2018, doi: 10.1002/1873-3468.13186. (# Equal contribution)