环状伴侣蛋白T复合体环状复合物（TRiC；也称为含TCP-1的伴侣蛋白CCT）是一种ATP驱动的蛋白质折叠机器，对于维持细胞稳态至关重要。然而，其功能障碍与癌症和神经退行性疾病相关。尽管如此，TRiC在细胞内的工作机制仍不清楚。

来自德国马克斯·普朗克生物物理研究所Martin Beck和美国斯坦福大学的Judith Frydman课题组合作通过冷冻电子断层扫描技术对人类细胞内伴侣蛋白TRiC的结构、构象动态和空间组织进行了结构分析。研究者解析了TRiC在细胞内的独特开放态、闭合态、底物结合态以及前折叠素（prefoldin）关联态，并在原位重建了其工作周期。细胞内的开放态底物结合TRiC和对称闭合TRiC的数量几乎相等。含底物的闭合TRiC形成独特的簇状结构，表明其具有空间组织特性。翻译抑制不会从根本上改变工作周期中间体的分布，但会降低所有状态的底物结合能力以及簇的形成。在细胞内结构中，研究者发现了程序性细胞死亡蛋白5（PDCD5）作为一个与TRiC特异性相互作用的因子，其几乎仅结合于开放态而非闭合态TRiC的位置，并且这一位置与底物和前折叠素结合是兼容的。本研究数据支持一种模型，即TRiC在细胞内以接近满负荷的状态工作，以折叠新合成的蛋白质。定义TRiC在细胞内的工作周期和功能，为理解其在癌症和神经退行性疾病中的功能障碍奠定了基础。

肌萎缩蛋白糖蛋白复合物（DGC）在维持细胞膜稳定性和完整性中起着至关重要的作用，它通过连接细胞内的细胞骨架与周围的细胞外基质来实现这一功能。肌萎缩蛋白及其相关蛋白的功能障碍会导致肌营养不良症，这是一种以进行性肌肉无力和退化为特征的疾病。尽管DGC在生理学和病理学中的重要作用已被广泛认知，但其结构细节仍然不为人知，这限制了对其组装和功能的全面理解。

来自西湖大学吴建平团队联合闫浈团队从小鼠骨骼肌中分离出原生的DGC，并获得了其高分辨率结构。本研究揭示了与之前DGC组装模型显著不同的结构特征。具体来说，在细胞外侧，β-、γ-和δ-肌萎缩蛋白通过协同折叠形成了一个专门的、细胞外塔状结构，该结构在复合物组装中起着核心作用，为α-肌萎缩蛋白和肌萎缩糖蛋白提供结合位点。在跨膜区域，肌萎缩蛋白和肌肉跨膜蛋白通过稳定肌萎缩糖蛋白的单一跨膜螺旋来发挥作用，而不是像先前所提到的那样形成亚复合物。在细胞内侧，肌萎缩蛋白和肌萎缩糖蛋白通过与肌萎缩蛋白的ZZ结构域广泛相互作用，与肌萎缩蛋白–肌萎缩蛋白亚复合物参与组装。总的来说，这些发现增强了我们对跨细胞膜结构连接的理解，并为解释与肌营养不良症相关的许多突变提供了分子基础。

杜氏肌营养不良症（DMD）是一种严重的X连锁隐性疾病，表现为进行性肌肉萎缩，最终导致早逝。发现DMD基因编码肌萎缩蛋白不仅揭示了DMD的病因，还帮助识别了至少十种与肌萎缩蛋白相关的蛋白家族，这些蛋白在肌肉细胞膜上共同形成了肌萎缩蛋白糖蛋白复合物（DGC）。DGC将细胞外基质与细胞骨架连接起来，但尽管它具有重要性，其分子结构仍然不为人知。

来自加州大学洛杉矶分校 (UCLA)周正洪课题组通过冷冻电子镜技术确定了兔子DGC的原生结构，并进行了生化分析，以揭示其复杂的分子构型。研究者意外发现，包含β-、γ-和δ-肌萎缩蛋白的β-螺旋形成了一个细胞外平台，与α-肌萎缩糖蛋白、β-肌萎缩糖蛋白和α-肌萎缩蛋白相互作用，从而使α-肌萎缩糖蛋白能够接触细胞外基质。在膜中，肌肉跨膜蛋白将β-肌萎缩糖蛋白锚定在β-、γ-和δ-肌萎缩蛋白三聚体上，而在细胞质中，β-肌萎缩糖蛋白的膜邻接片段与肌萎缩蛋白的ZZ结构域结合。通过这些相互作用，DGC将层粘连蛋白2与细胞内的肌动蛋白连接起来。此外，肌萎缩蛋白的WW结构域以及其EF-hand 1结构域与α-肌萎缩蛋白相互作用。通过生化实验验证，映射到WW结构域的致病突变削弱了这种相互作用。本研究成果为超过110个影响单个氨基酸残基的突变提供了合理解释，这些突变与不同类型的肌营养不良症相关，并为正在进行的治疗发展提供了理论支持，包括蛋白质恢复、补偿基因的上调和基因替代等方法。

Zorya是最近新发现的一种广泛分布的细菌免疫系统，能够保护细菌免受病毒（噬菌体）感染。已发现三种Zorya亚型，每种亚型都包含预测的膜嵌入型ZorAB复合物，并与不同的可溶性亚基配对，这些可溶性亚基在Zorya亚型之间有所不同，特别是在I型Zorya系统中，ZorC和ZorD是关键的差异性亚基。

来自丹麦哥本哈根大学Nicholas M. I. Taylor等研究人员合作通过冷冻电镜、突变分析、荧光显微镜、蛋白质组学和功能性研究来探讨Zorya防御的分子机制。研究人员展示了ZorAB的冷冻电镜结构，并表明它与其他5:2内膜离子驱动旋转马达的化学计量和特征相似。ZorA₅B₂复合物包含一个二聚体的ZorB肽聚糖结合域，以及由ZorA构成的五聚体α-螺旋线圈尾巴，尾巴大约向细胞质延伸70纳米。研究者还表征了可溶性Zorya成分ZorC和ZorD的结构与功能，发现它们分别具有DNA结合和核酸酶活性。通过全面的功能和突变分析，研究者证明了所有Zorya成分共同协作，保护细菌细胞免受噬菌体入侵。研究者提供了证据表明，ZorAB作为一个质子驱动的马达，在感知到噬菌体入侵后被激活。随后，ZorAB通过ZorA细胞质尾巴转递噬菌体入侵信号，招募并激活可溶性ZorC和ZorD效应分子，它们促进噬菌体DNA的降解。总之，本研究阐明了Zorya作为抗噬菌体防御系统的基础机制。

低密度脂蛋白（LDL）在脂质和胆固醇代谢中扮演着核心角色，是动脉粥样硬化（全球死亡率最高的疾病）发展和进展的关键因素。载脂蛋白B100（apoB100）是LDL的主要结构和功能组成成分，且其在基因组中的大小使得它成为结构研究中的一大挑战。ApoB100的复杂脂质关联进一步增加了研究难度。

来自美国密苏里大学Zachary T. Berndsen和C. Keith Cassidy课题组合作首次通过冷冻电镜、AlphaFold和基于分子动力学的精细化整合方法，解析了apoB100的结构，在大多数区域达到了亚纳米级分辨率。该结构由一个大的球形N端结构域和一个约61纳米长的连续两性β-sheet组成，后者像腰带一样环绕在LDL颗粒周围。分布在“β-腰带”两侧的9个交叉条状插入片段，横跨脂质表面，通过远程相互作用网络为结构提供额外的支持。研究者进一步将本结构与超过200个分子内交联的综合列表进行比较，发现二者之间高度一致。这些结果揭示了apoB100的各个结构域如何协同作用以维持LDL的形状和颗粒间的凝聚力，且这一机制在不同颗粒大小的LDL中都能发挥作用。更广泛地说，这些发现推动了研究者对LDL合成、形态和功能的基础理解，将有助于加速潜在新疗法的设计。

载脂蛋白B100（apoB100）是低密度脂蛋白（LDL）的结构成分，同时也是LDL受体（LDLR）的配体。ApoB100或LDLR中的突变会导致家族性高胆固醇血症，这是一种常染色体显性遗传疾病，其特征为LDL胆固醇（LDL-C）显著升高，并伴有更高的心血管疾病风险。然而，关于apoB100在LDL上的结构及其与LDLR的相互作用仍知之甚少。

来自美国国立卫生研究院Joseph Marcotrigiano，Alan T. Remaley和Altaira D. Dearborn课题组共同合作通过冷冻电镜解析了LDL上的apoB100与LDLR和纳米抗体复合物结合的结构，该复合物可以形成C2对称的高阶复合物。通过局部细化，研究者确定了apoB100与LDLR之间界面的高分辨率结构。其中一个结合界面由LDLR的几个小配体结合模块与apoB100形成的β-带上的一系列分布于LDL周围的碱性片段构成；另一个结合界面由LDLR的β-螺旋桨结构域与apoB100的N端结构域构成。本研究结果揭示了这两个界面如何参与LDL二聚体的形成，以及LDLR如何在与LDL结合和自结合构象之间循环。此外，与LDL-C水平升高相关的apoB100或LDLR突变位点均位于LDL与LDLR界面上。

非核糖体肽合成酶（NRPSs）是负责合成许多临床重要天然产物的巨型酶，从早期的现代药物（青霉素、杆菌肽）到目前的畅销药物（克必信、万古霉素）以及新近批准的治疗药物（雷扎芬金）。这些生物合成过程中的关键化学步骤是氨酰基构建块之间酰胺键的形成，这一反应由缩合（C）结构域催化。关于这一反应的机制一直存在很多争议。NRPS缩合反应之所以难以完全表征，主要是因为它是NRPS合成循环中的多个连续反应之一，且典型的底物作为硫酯与可移动的载体结构域暂时结合，而这些结构域通常与C结构域位于同一个非常灵活的蛋白质中。

来自加拿大麦吉尔大学Schmeing, T. Martin生产了一个双模块的NRPS蛋白，将其分为两部分，并分别用合适的不可水解底物类似物进行修饰，之后通过蛋白质连接将两部分组装起来，并解析了底物和产物结合状态的结构。结构显示了巨型酶在准备其关键化学步骤的亲核进攻时的精确定向，并允许通过生化测定和量子力学模拟对反应进行精确探讨。这些数据表明，NRPS的C结构域采用协同反应机制，其中活性位点的组氨酸可能不是作为一般碱，而是作为关键的氢键接受体来稳定正在形成的铵离子。

在转录过程中，RNA聚合酶II穿越染色质，同时伴随的组蛋白翻译后修饰（包括组蛋白甲基化）标记活跃的转录区域。组蛋白H3赖氨酸36三甲基化（H3K36me3）由组蛋白甲基转移酶SETD2催化完成，这一修饰能够抑制隐性转录、调控剪接，并作为转录延伸因子的结合位点。然而，转录机制如何协调H3K36me3的沉积仍不完全清楚。

来自美国哈佛医学院Lucas Farnung课题组通过冷冻电镜解析了哺乳动物RNA聚合酶II-DSIF-SPT6-PAF1c-TFIIS-IWS1-SETD2-核小体延伸复合物的结构。研究揭示了转录机制如何通过SETD2在RNA聚合酶II上下游核小体上调控H3K36me3的沉积。SPT6在转录过程中结合暴露的H2A-H2B二聚体，其“死亡样”结构域通过与结合在RNA聚合酶II上游核小体上的SETD2相互作用，实现了H3K36me3沉积的调控。

原核生物进化出多种抗病毒感染的防御策略，例如通过CRISPR-Cas系统降解外源核酸，以及通过核苷酸池的消耗抑制DNA/RNA合成。

来自中国药科大学的肖易倍，陈美容和陆美玲课题组报道了一种由III型CRISPR-Cas系统调控的ATP消耗的抗病毒机制。在这一机制中，CRISPR-Cas相关腺苷脱氨酶（CAAD）在受到cA4或cA6的激活后，将ATP转化为ITP，随后通过Nudix水解酶进一步水解为IMP，最终导致细胞生长停止。通过冷冻电镜解析了CAAD在游离态和激活态下的结构，并结合生化证据，揭示了cA4/cA6如何结合到CARF结构域，解除CAAD的自抑制状态，从而引发显著的构象变化，重塑CAAD的结构并激发其脱氨酶活性。本研究揭示了一种由CRISPR-Cas调控的ATP消耗型抗病毒机制的具体作用原理。

BACH1是细胞氧化应激反应的关键调节因子，同时也是一个通过两种不同的F-box泛素连接酶——SCF^FBXO22和SCF^FBXL17——进行严格翻译后控制的致癌基因。然而，氧化应激下这两种连接酶如何识别BACH1的机制尚不清楚。

来自瑞士诺华生物医学研究中心César Fernández和Benedikt Goretzki合作阐明了FBXO22如何识别BACH1 BTB二聚体中的域交换β-折叠中的四元降解标签（degron）。癌症相关的突变和半胱氨酸修饰会破坏降解标签的稳定性，从而削弱FBXO22的结合，但同时暴露了二聚体界面中原本被遮蔽的降解标签，使FBXL17能够识别BACH1作为单体。本研究揭示了一种连接酶切换机制，根据BTB结构域的稳定性，通过互补的连接酶实现对BACH1的翻译后调控。这些发现为氧化应激反应提供了机制性的见解，并可能为针对与氧化应激相关的疾病和癌症的治疗策略提供新的思路。