γ-分泌酶是一种膜内天冬氨酰蛋白酶复合物，通过早老素-1 （PS1） 催化亚基中的两个保守天冬氨酸 D257 和 D385 裂解 150 多种肽底物的跨膜结构域，包括淀粉样蛋白前体蛋白 （APP） 和 Notch 受体家族。然而，虽然 γ-分泌酶的激活对 APP 的切割已得到广泛研究，但 γ-分泌酶对 Notch 的切割仍然很少。在这里，我们将高斯加速分子动力学 （GaMD） 模拟和蛋白水解产物的质谱 （MS） 分析相结合，提出了第一个 γ-分泌酶切割 Notch 的动力学模型。MS 显示 γ-分泌酶在 Notch 残基 G34 处裂解 WT Notch，而 L36F 突变体 Notch 在 Notch 残基 C33 处发生裂解。最初，我们从 Notch 结合的 γ-分泌酶 （PDB： 6IDF） 的冷冻电镜结构开始准备模拟系统，但未能通过 γ-分泌酶捕获 WT 和 L36F Notch 的正确切割。然后，我们通过对齐 Notch 结合 （PDB： 6IDF） 和 APP 结合的 γ-分泌酶 （PDB： 6IYC） 的实验结构，发现 PS1 活性位点中 Notch 底物的注册不正确。APP 底物的每个残基都被系统地突变为相应的 Notch 残基，以制备 Notch 结合的 γ-分泌酶复合物的解析模型。解析模型的 GaMD 模拟成功捕获了 γ-分泌酶激活，以实现 WT 和 L36F 突变体 Notch 的正确切割。我们在这里介绍的研究结果为裂解 Notch 和其他底物所需的γ分泌酶激活所需的结构动力学和酶-底物相互作用提供了机制见解。



"点击查看英文标题和摘要"