圖(A) TBK1與OPTN, NAP1的結構域組成圖。(B) 等溫量熱滴定法測定TBK1 CTD與OPTN(26-119)片段的相互作用。(C) OPTN與TBK1復合物結構的卡通模式圖。(D) 等溫量熱滴定法測定TBK1 CTD與NAP1(215-254)片段的相互作用。(E) NAP1與TBK1復合物結構的卡通模式圖。(F) OPTN野生型、OPTN E50K突變體與TBK1，以及OPTN野生型與TBK1 E696K突變體在HeLa細胞中的共定位分析。

細胞自噬是一種在真核細胞中高度受調控的、溶酶體依賴性的重要細胞代謝過程，主要參與降解細胞內的大型蛋白聚集體、衰老損傷的細胞器以及侵入細胞的病原體等。它的功能異常與多種神經退行性疾病的發生密切相關。Optineurin(OPTN) 是一個多功能的自噬受體蛋白，在細胞選擇性自噬的底物識別環節發揮著重要的作用，被報道參與選擇性自噬降解細胞內衰老損傷的線粒體、毒性的蛋白聚集體以及入侵細胞的病原體，它的基因突變導致的功能異常與諸多神經退行性疾病的發生密切相關，如原發性開角型青光眼(POAG)和肌側索硬化癥(ALS)。同時，近期的遺傳學研究表明：蛋白激酶TBK1的多種缺失體和點突變體與神經退行性疾病ALS的發生有關，尤其是位于與OPTN相互作用的C末端區域的TBK1 E696K突變體和690-713缺失體。此外，在Parkin介導的降解線粒體的選擇性自噬(mitophagy)過程中，TBK1能夠與自噬受體蛋白OPTN相互作用，進而磷酸化OPTN的LIR區域和UBAN結構域，從而參與調控相關的選擇性細胞自噬過程。但是，迄今為止，關于OPTN蛋白與TBK1相互作用的結構基礎以及與POAG和ALS疾病相關的基因突變的致病機制仍然未知。

近期，中國科學院上海有機化學研究所生命有機化學國家重點實驗室潘李鋒研究組在期刊《自然-通訊》（Nature Communications）發表了題為Structural insights into the interaction and disease mechanism of neurodegenerative disease-associated optineurin and TBK1 proteins 的研究論文。該團隊首先運用一系列的生化手段得到OPTN與TBK1發生相互作用的zui小結合片段，然后運用X射線晶體衍射分析技術成功解析了OPTN與TBK1的復合物結構以及相關的TBK1與NAP1的復合物結構。這些解析的復合物結構不僅闡述了蛋白激酶TBK1與OPTN和NAP1相互作用的分子機制，揭示了一種TBK1識別不同腳手架蛋白的通用結合模式，而且從結構水平解釋了POAG相關的OPTN E50K突變體和與ALS相關聯的TBK1 E696K突變體的致病機制。此外，通過一系列的生物化學和細胞生物學實驗發現：OPTN 的E50K突變不僅能增強與TBK1的相互作用，而且還能改變OPTN在細胞內的聚集狀態；并且在細胞內，TBK1 E696K點突變能特異性地打破TBK1與OPTN的相互作用，但并不顯著影響TBK1與其它受體蛋白的相互作用。此項研究為進一步理解和闡明自噬受體蛋白OPTN的作用機制、蛋白激酶TBK1參與調節OPTN介導的選擇性細胞自噬分子機制以及TBK1和OPTN相關的基因突變引起神經退行性疾病的致病機理提供了重要的結構基礎。

潘李鋒課題組的博士生李發祥為本文的*作者，上述研究工作得到科技部國家重點研發專項項目、科技部“973”計劃青年專題項目、國家自然科學基金委面上項目、上海市啟明星項目、生命有機化學國家重點實驗室及中科院的資助。