Cullin-RING連接酶（CRLs）是真核生物中最大的E3泛素連接酶家族。其中，CRL4利用接頭蛋白DDB1招募多種含有WD40重復序列的DCAF蛋白作為底物受體。近二十年來，該領域普遍存在一個經(jīng)典假說：DCAF蛋白WD40結構域內(nèi)部高度保守的“雙DxR（DWD/WDxR）基序”是直接介導其與DDB1結合的通用“鉤子”。然而，這一基于序列保守性提出的假說一直缺乏全面、直接的結構生物學證據(jù)驗證。

近日，天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院劉立仁團隊聯(lián)合中國科學院深圳先進技術研究院張華威團隊在 Cell Reports 上在線發(fā)表了題為 DCAF8 binds DDB1 via an N-terminal helix-loop-helix motif to assemble CRL4 and promote cell cycle progression 的研究論文。該研究不僅解析了DCAF8-DDB1復合物的高分辨率結構，更重要的是，通過系統(tǒng)性的結構比對，推翻了“雙DxR基序是通用結合鉤子”的經(jīng)典假說，確立了N端螺旋結構在介導DDB1結合中的核心地位，并揭示了CRL4DCAF8特異性降解CDC25A以推動細胞周期的分子機制。

為了探究DCAF蛋白的真實組裝機制，研究團隊首先利用冷凍電鏡（Cryo-EM）技術解析了人類DCAF8-DDB1復合物2.53 ?的高分辨率結構。結構清晰地顯示，DCAF8主要通過其N端一段高度保守的螺旋-環(huán)-螺旋（HLH）基序，深度插入并錨定在DDB1的BPA和BPC結構域形成的縫隙中。更為關鍵的是，研究團隊對結構中的經(jīng)典“雙DxR”基序進行了深入分析，發(fā)現(xiàn)保守的精氨酸殘基（R314和R362）距離DDB1的最近原子分別有16.14 ?和6.56 ?，在空間上完全排除了直接結合的可能性。

為了驗證這是否為DCAF8的特例，作者系統(tǒng)性地盤點了目前已解析的所有（無病毒輔助因子結合的）DCAF-DDB1結構，包括DCAF2、DCAF12、CSA、DDB2、DCAF1和DCAF5。結果證實，在這些復合物中，DxR氨基酸殘基的空間位置均不足以與DDB1發(fā)生直接接觸。這一橫向比較推翻了此前認為“雙DxR基序是CRL4底物受體直接結合鉤子”的普適性假說。 突變實驗進一步印證了這一點：破壞HLH基序會導致CRL4DCAF8組裝徹底失敗，而DxR突變則對復合物組裝毫無影響。

在明確了真實的結合界面后，研究團隊深入探討了該復合物的生物學功能。CDC25A是一種推動細胞G1/S期轉化的關鍵磷酸酶，其在細胞內(nèi)的半衰期受到嚴格的泛素化調控。通過體外重組的泛素化體系（in vitro assay）以及細胞內(nèi)實驗，該研究證實CDC25A是CRL4DCAF8的直接底物。只有依賴N端HLH基序正確組裝的完整CRL4DCAF8全酶，才能有效地識別并多泛素化CDC25A，促使其通過蛋白酶體降解。如果HLH結合界面被破壞，連接酶活性則隨之喪失。

精準的CDC25A降解對于維持細胞周期動力學至關重要。研究表明，敲低DCAF8或表達HLH結構域突變的DCAF8，會導致細胞內(nèi)CDC25A水平異常積累，進而引發(fā)嚴重的S期細胞周期停滯。相反，保留了結合能力的野生型DCAF8或DxR突變體，則能夠完全挽救這種細胞周期缺陷。這進一步在細胞生理水平上印證了HLH基序介導的E3泛素連接酶組裝的不可替代性。

這項研究通過嚴謹?shù)慕Y構解析與大范圍的結構比對，澄清了泛素連接酶領域長達十幾年的一個模糊認知，明確指出DxR基序主要用于維持WD40的結構骨架，而非直接充當DDB1的結合觸角；N端延伸的螺旋結構（如HLH）才是大多數(shù)DCAF受體錨定DDB1的主力界面。

此外，鑒于CDC25A在多種惡性腫瘤中的高表達及致癌作用，CRL4DCAF8-CDC25A軸線的確立，不僅深化了我們對細胞周期調控網(wǎng)絡的理解，也為未來在靶向蛋白質降解（TPD，如分子膠或PROTAC）領域，開發(fā)針對該特定泛素連接酶界面的新型抗腫瘤策略提供了精確的結構基礎。

天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院/國家惡性腫瘤臨床醫(yī)學研究中心沈苗苗和山東大學/中國科學院深圳先進技術研究院張行為本文的共同第一作者。天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院劉立仁教授和中國科學院深圳先進技術研究院張華威研究員為本文的共同通訊作者。天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院為該論文的第一完成單位，南方科技大學冷凍電鏡中心為結構解析提供了重要支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2026.117502

制版人：十一

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