RANK信号通路中RANK与RYBP相互作用的结构与功能研究

The human bone system is in a dynamic and balanced progress that involves bone matrix formation mediated by osteoblasts and bone resorption mediated by osteoclasts. The disturbance of bone remodeling balance results in a broad range of bone-related diseases including osteoporosis, osteopetrosis, and anthritis. Receptor activator of NF-kB ligand (RANKL), its signaling receptor RANK, and decoy receptor osteoprotegerin (OPG), are key regulators of bone remodeling, and this molecular triad is also an attractive target to develop rational therapy for the bone-related diseases. We are going to study the molecular mechanisms underlying the RANK signaling pathway. The target is the interaction of RANK receptor through its IVVY motif with the downstream adatpor molecule RYBP. With structural biology, biochemistry, and cell biology research methods, we will determine the comlex structure of RANK with RYBP,identify and characterize downstreaming molecules that interact with RYBP in the RANK signaling pathway.The research goal is to elucidate the structural basis and molecular mechanisms of RANK-RYBP interaction. The results will help understand RANK signaling in molecular detail and also provide valuable structural information for drug development targeting the RANK signaling pathway.

人体的骨骼随着机械应力和激素水平等的变化处于骨吸收和骨重建的动态平衡过程，一旦该平衡被破坏，就会造成骨质疏松、骨硬化、关节炎、糖皮质激素诱导的骨丢失和多发性骨髓瘤等多种疾病。RANKL/RANK/OPG系统对于骨吸收和骨重建起着中心调控作用，是预防和治疗包括骨质疏松在内的骨溶解疾病的理想靶点。我们将研究RANKL/RANK/OPG系统在细胞内的信号传导机制，研究目标为RANK受体胞内结构域通过其IVVY基序与下游接头蛋白RYBP的相互作用。我们将利用结构生物学、生物化学和细胞生物学方法，解析RANK与RYBP复合物的结构，并研究鉴定RANK 信号通路中与RYBP相互作用的下游信号分子，从而揭示RANK与RYBP作用的结构基础与分子机制，进一步阐释该信号通路传导的细节。研究成果将为破骨细胞的生理和病理研究提供更坚实的基础，也将为特异性靶向破骨细胞生成的药物设计提供直接的结构信息。

人体的骨骼随着机械应力和激素水平等的变化处于骨吸收和骨重建的动态平衡过程，一旦该平衡被破坏，就会造成骨质疏松、骨硬化、关节炎、糖皮质激素诱导的骨丢失和多发性骨髓瘤等多种疾病。 RANKL/RANK/OPG 系统对于骨吸收和骨重建起着中心调控作用，是预防和治疗包括骨质疏松在内的骨溶解疾病的理想靶点。该系统在胞内的信号传导机制则有很多关键问题尚待解决，研究表明受体RANK可能招募除TRAF以外的蛋白传递信号，经过文献调研我们发现RYBP与RANK结合的可能性最大。因而本课题中，我们的研究目标包括解析RANK与RYBP复合物的结构，剖析RANK与RYBP作用的分子机制并鉴定与RYBP有相互作用的下游信号分子。.在本项目执行的前两年我们主要围绕相互作用核心区域RANK（510-558）以及RYBP（144-180）的表达纯化进行了一系列的研究，尝试了细菌、昆虫细胞和哺乳动物细胞三种表达系统，但未获得较好状态的蛋白，能够进行下一步结构测定工作；项目执行的第三年我们主要围绕相互作用核心区域，尝试在大肠杆菌周质空间的表达和RANK胞内全长与RYBP全长的表达，尝试了多种方法后依然拿不到状态较好的蛋白；项目执行的第四年我们尝试密码子优化，限制性蛋白酶解，N端测序等方法以期获得状态良好的蛋白。但目的蛋白依然呈现高聚，易降解等状态。本项目经费共支持发表研究论文5篇，支持培养研究生4名（硕士生1名，博士生3名）。