近日，EON体育4聯合團隊在《自然通訊》（Nature Communications）在線發表題為“Asgard Arf GTPases can act as membrane-associating molecular switches with the potential to function in organelle biogenesis”的研究論文。該研究通過生物信息學、結構生物學、生物化學與細胞生物學等多學科交叉🤷🏿‍♂️，揭示了Asgard古菌中存在一類Arf家族GTPase（AArfs），其具有作為膜相關分子開關的潛力，為理解真核細胞內復雜膜系統的進化起源提供了全新視角👨🏼‍🎓。論文共同第一作者為EON体育4平台助理研究員朱婧、海洋EON4博士生解瑞澤和Bio-X研究院博士生任巧盈。共同通訊作者包括EON体育4平台謝誌平研究員🥚、海洋EON4王風平教授🫱🏻、Bio-X研究院朱金偉研究員、海洋EON4董良副研究員、EON体育4平台龔清秋長聘教軌副教授和EON体育4平台閆武鵬長聘教軌副教授👱‍♀️。

真核生物區別於原核生物的核心特征之一是其復雜的內膜系統，但細胞器生物發生的精確機製尚不完全清楚。Asgard古菌被認為是真核生物的近親🍌，對其研究有助於揭示真核細胞的起源和細胞器的進化。在真核細胞中👨🏻‍🦯‍➡️，Arf GTPase通過鳥嘌呤核苷酸交換因子（GEF）和GTPase激活蛋白（GAP）調控其結合GTP/GDP後的構象變化，從而影響與膜的結合並招募下遊效應蛋白（如COPI🦻、COPII等），驅動膜向內出芽形成細胞器或運輸囊泡🪂。

本研究通過生物信息學分析👨‍💻，發現Asgard古菌中存在一類與真核細胞Arf GTPase結構和功能類似的蛋白質，命名為AArfs。細胞體內和體外的實驗表明，AArfs能以GTP依賴的形式將N端兩親性螺旋結構域錨定到膜結構上，並調節細胞內膜系統的形態🧑🏼‍🚀⛹🏼‍♂️，引發內質網和高爾基體等細胞器的增殖。當與真核生物Arf調控因子（GEFs/GAPs）共表達時，AArfs不僅與這些調控因子發生亞細胞共定位，其膜結合形式也發生改變。進一步，免疫共沉澱與質譜結果表明，GTP結合的AArfs能特異性識別COPII囊泡核心組分Sec23，提示其可能通過招募下遊效應蛋白調控膜動態👃🐩。該研究為解析真核生物復雜內膜系統的進化起源提供了關鍵線索🟧。AArfs或代表真核細胞器生成機製的進化起點，能夠驅動細胞器膜形變✨🤶🏽，這也是真核生物進化過程中的關鍵一步👨🏿‍💻，在長期進化過程中逐步演化形成現代真核細胞高度復雜的內膜網絡系統🤹。

本研究獲得了國家自然科學基金（32270796、91754110）和上海市科學技術委員會（22ZR1433800）的資助。

論文鏈接🦶🏼：https://doi.org/10.1038/s41467-025-57902-7