NEL/NICOL 配体复合物激活鸡类 ROS1 受体的结构洞见

此研究为何重要

细胞不断基于其表面收到的信号做出决策——何时生长、何时成熟、何时保持静止。以 ROS1 为中心的一条信号通路对正常发育和精子成熟至关重要，并且在若干癌症中被劫持。然而，ROS1 如何被其天然配体激活一直不清楚。本研究利用高分辨率结构成像，以前所未有的细节揭示了两种分泌蛋白 NEL 和 NICOL 如何协同将寂静孤立的 ROS1 受体转变为聚集并启动信号的活性枢纽。

大型受体与可变构象

ROS1 是已知最大的细胞表面受体家族成员之一，负责调控生长与发育。作者首先研究了鸡源 ROS1 的外部区域，其与人类同源体相似。使用先进的冷冻电子显微镜，他们发现 ROS1 的外部形成弧形结构，具有两个主要区域，称为“头部”和“腿部”，由一个铰链连接。头部紧凑且刚性，腿部像一条僵直的臂一样伸展。这种构象允许两部分之间存在一定运动而不破坏受体的总体稳定性，为受体接收外来信号提供了基础。

主要配体 NEL 如何抓住 ROS1

为理解 ROS1 如何感知外界，团队研究了其与 NEL 的相互作用——NEL 是先前已被证明对精子成熟必需的分泌蛋白。他们发现 NEL 紧密结合于 ROS1 头部的特定位点，利用称为 VWC2 的区域夹持 ROS1 β 折叠片上的一个表面。在原子分辨率下，界面由疏水接触和关键氨基酸之间的盐桥网络维系。当这些接触点逐一被突变时，ROS1 在细胞信号测定中对 NEL 的响应显著降低。有趣的是，NEL 结合并未强制 ROS1 改变其整体构象，这表明单纯的“配体结合”并不足以完全激活受体。

NICOL 将 NEL 加固为信号支架

先前研究已鉴定出 NICOL 为 NEL–ROS1 信号的必需辅助因子，但其结构学角色尚不明确。作者共表达了 NEL 与 NICOL 并可视化了所得复合物。他们发现两条 NEL 分子通过一段缠绕螺旋（coiled-coil）配对，而单个 NICOL 分子嵌入其间，形成由六对二硫键稳定的三螺旋束。这一刚性核心将 NEL 二聚体重塑为不对称的“蝙蝠翼”状构象。由于这种几何构型，该复合物一次只能结合一个 ROS1——通过 NEL 上相同的 VWC2 位点——因为第二个 ROS1 会产生空间冲突。因此，仅靠 2:1 的 NEL–NICOL 复合物无法解释如何将多个 ROS1 受体聚集以实现强烈激活。

通过高阶聚集构建信号链

关键洞见来自研究者注意到 NEL–NICOL 复合物之间可以相互连接。结构线索和生化测量显示，NEL 上的一个 LamG 结构域可以与邻近复合物上的另一个 VWC4 结构域相互作用。在溶液中，NEL 单独或与 NICOL 形成的复合体均可自组装成更大的链和簇，而在存在 ROS1 时，这些组装体变得更大。当团队删除了缠绕螺旋区域（NICOL 结合所需）或 LamG 结构域（复合物间接触所需）中的任一部分，NEL 便失去构建高阶结构的能力，并且在细胞中无法稳健地激活 ROS1。一个仍能结合 ROS1 但无法寡聚化的截短 NEL 实际上会阻断信号，起到诱饵的作用。

激活生长受体的新机制

大多数相关受体通过二聚配体简单地将两个受体分子拉近而被激活。本研究揭示 ROS1 的工作方式不同。在此，NEL 与 NICOL 首先组装成一个刚性的异三聚体，能招募一个 ROS1，然后这些单元链接成柔性寡聚体，将多个 ROS1 并排聚集在一起。这种拥挤使它们能够相互磷酸化并放大下游信号，如影响组织发育和精子成熟的 ERK。通过阐明这一多步、由配体驱动的聚集机制，该工作不仅重塑了我们对 ROS1 在正常生理下受控方式的理解，还为调节从男性不育到 ROS1 驱动肿瘤等疾病中的 ROS1 活性指明了新策略。

引用: An, W., Zhang, X. & Bai, Xc. Structural insights into the activation of the chicken ROS1 receptor by the NEL/NICOL ligand complex. Nat Commun 17, 3124 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69942-8

关键词: ROS1 受体, NEL NICOL 信号传导, 受体聚集, 精子成熟, 受体酪氨酸激酶