迈克尔·麦克默里博士

我们的研究重点是识别大分子复合物组装的分子机制，重点是由septin蛋白形成的多亚基复合物。所有的细胞过程都需要多亚基复合体的功能，虽然很多注意力都放在了解决这种组合的最终结构上，但相对而言，很少有人知道单个亚基如何采用寡聚能力构象，并在拥挤、动态的细胞环境中找到它们的伙伴亚基。以下是我们小组过去的研究总结。

我们首先使用了无偏倚基因筛选，发现证据表明鸟嘌呤核苷酸结合的septin蛋白在丝组装过程中发挥了完全的结构作用，这可以通过关键的septin-septin寡聚界面的特定突变来绕过。考虑到其中一种突变已被发现可导致人类男性不育，这些发现具有令人信服的临床相关性。

然后，我们研究了一种现象，当细胞在给定的septin的野生型和突变型之间进行选择时，无法结合核苷酸的突变型septin在高阶组装过程中受到歧视，尽管它们在测试条件下具有正常功能的能力。我们发现，新生突变多肽与细胞质伴侣之间的长时间相互作用导致突变septin获得与其他septin寡聚构象的动力学延迟。我们的发现挑战了伴侣及其客户之间的相互作用总是促进突变蛋白功能的主导范式，并提供了一种新的思考方式，即伴侣相互作用如何影响蛋白质突变等位基因扰乱野生型功能的能力。这项工作发表在细胞分子生物学“，在2015年细胞周期在2016年。

我们继续开发了一种全新的技术，首次在活细胞中监测蛋白质复合物的逐级组装途径，并使用它来显示核苷酸诱导的构象变化如何驱动酵母隔素这种有序途径的进展。此外，我们生成并验证了一个新的模型，用于研究隔肽在寡聚过程中核苷酸水解的作用，并发现一个关键的隔肽亚基的缓慢GTPase活性驱动由替代亚基组成的不同异质寡聚物的形成。我们的“GTPase timer”模型预测，细胞质中GTP与GDP比值的变化会影响隔素复合物的亚单位组成。我们的实验支持了这一模型，并进一步为为什么septin复合物的组成被调节到细胞的代谢状态提供了功能背景。

在萌芽酿酒酵母在细胞中，septin复合物仅限于异八聚体，但在其他物种中也发现异六聚体，其中与酵母Cdc10对应的“中央”亚基在组装过程中被绕过。当时还不清楚这种替代装配途径是如何工作的。基于一个偶然的发现，小分子胍盐酸盐(GdnHCl)恢复cdc10突变体的高温生长，我们发现其他物种的六聚体组装(和cdc10旁路)涉及Cdc3同源物的GTPase活性。GdnHCl的胍基似乎取代了一种关键精氨酸残基的胍基，这种残基存在于其他制造Cdc10-less六聚体的物种(包括人类)的Cdc3同源物中，并且在酿酒酵母Cdc3和and中缺失克鲁维酵母菌属lactis．因此，六聚体vs八聚体的决定可能依赖于Cdc3位置上septin亚基的GTPase活性较低，就像酵母八聚体中末端亚基的选择依赖于Cdc12位置上septin亚基的GTPase活性较低一样。

最后，我们的工作首次表明，GdnHCl可以用于功能性地替代活细胞中“缺失”的精氨酸侧链。由于GdnHCl是fda批准的人类使用的药物，并且由于精氨酸是导致人类疾病的错义突变中最常见的突变氨基酸，这些发现可能为使用GdnHCl治疗各种人类遗传疾病铺平道路。这项工作是与巴黎的Aurélie Bertin和北卡罗来纳大学教堂山的Amy Gladfelter实验室合作完成的，发表在eLife在2020年。

我们研究了酵母配子发生特异性septin亚基的功能，确定它们在指导新膜和细胞壁的生物发生中起着重要而独特的作用。由于隔素在人类配子体发生中也起着重要的作用，但人们对其了解甚少，这些发现也与人类隔素功能有关。这项工作在一定程度上是与加州大学伯克利分校的杰里米·索纳和伊娃·诺加利斯的实验室合作完成的细胞分子生物学“，和细胞生物学杂志在2016年。

我们还与Ravi Manjithaya实验室(印度Jawaharlal Nehru高级科学研究中心)合作，表明酵母septin在饥饿细胞的宏观自噬中发挥早期作用。考虑到参与自噬的膜动力学和参与前膜生物发生的膜动力学之间的相似性，这些发现扩展了我们对隔膜蛋白在膜动力学中的功能的理解。这项工作发表在细胞科学杂志在2018年。

最后，我们研究了一种小分子(用于氯吡脲，FCF)作用的分子基础，这种小分子被认为专门作用于非植物真核生物中的隔素丝组装，因此被许多研究人员用作“隔素药物”。我们使用四种不同的真核细胞类型，发现了脱靶效应的明确证据。这项工作发表在真核细胞在2014年。

我们的研究挑战了热力学(即在溶液中随机碰撞的蛋白质之间的亲和性)是蛋白质复合物组装的主要驱动力的观点，并倾向于在蛋白质折叠动力学和蛋白质-蛋白质相互作用之间的协同作用中发挥很大程度上不被重视的作用。我们现在将注意力集中在隔素蛋白在活细胞中折叠的机制，以及我们从有丝分裂酵母隔素研究中获得的见解如何应用于其他发育环境中的隔素，以及由非隔素蛋白组成的低聚物。