釀酒酵母蛋白Prp20p以及人源鋅指蛋白DESR1的結(jié)構(gòu)與功能研究.pdf

1、在此論文中我們分別用X射線晶體學(xué)(X-ray crystallography)和核磁共振波譜學(xué)(NMR spectroscopy)的方法解析了釀酒酵母蛋白Prp20p的β-propeller結(jié)構(gòu)域(β-propeller domain)以及人源鋅指蛋白DESR1的三維結(jié)構(gòu)。
　　 本論文將分三個(gè)章節(jié)來闡述。
　　 第一章先介紹一下Prp20p所參與的核質(zhì)輸運(yùn)這一重要的細(xì)胞生理過程的背景綜述。在真核細(xì)胞中，核質(zhì)的不同物質(zhì)組

2、成是由具有選擇性和方向性的大分子的跨膜運(yùn)輸所維持的。核蛋白經(jīng)由一類稱為輸入蛋白(importins)的核轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(karyopherins)運(yùn)送至核內(nèi)，而大半部分的RNA則通過輸出蛋白(exportins)轉(zhuǎn)運(yùn)出核。這種運(yùn)輸?shù)姆较蛐允怯蒖anGTP的梯度（核內(nèi)是高濃度的RanGTP，而細(xì)胞溶質(zhì)中則是低濃度的RanGTP）決定的。在胞質(zhì)中缺乏RanGTP的情況下結(jié)合貨物蛋白，然后在核質(zhì)中隨著RanGTP的結(jié)合而將貨物蛋白釋放。相反在核內(nèi)，

3、輸出蛋白與RanGTP以及貨物蛋白形成復(fù)合物，運(yùn)送到胞質(zhì)中之后隨著GTP水解成GDP而解離。GTP的水解需要存在于細(xì)胞質(zhì)中的RanGAP(RanGTPase-activating protein)。反過來，GTP到GDP的交換是由鳥苷交換因子(GEF，在哺乳動(dòng)物中是RCCl，在釀酒酵母中是Prp20p)所催化，它存在于核內(nèi)并與染色質(zhì)相結(jié)合。
　　 第二章則將著重介紹Prp20p這一蛋白質(zhì)的基本信息，然后是我們所用的實(shí)驗(yàn)方法以及隨

4、后所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。Prp20p是RCCl(Regulator of ChromosomeCondensation l)在釀酒酵母中的同源蛋白，它是小GTP酶Gsplp（Ran在釀酒酵母中的同源蛋白）的鳥苷交換因子(guanine nucleotide exchange factor,GEF)。Prp20p主要由類RCC1結(jié)構(gòu)域（RCC l-1ike domain，RLD）和N端的核定位信號(hào)序列(nuclear localization

5、 signal)所組成。Prp20p的類RCC1結(jié)構(gòu)域?yàn)榈湫偷钠呷~螺旋槳結(jié)構(gòu)(seven bladesβ-propeller)。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)額外的β-wedge，而且隨后我們也證明了這個(gè)區(qū)域參與了Prp20p和Gsplp的相互作用。然后我們構(gòu)建了Prp20p-Gsplp的復(fù)合物模型，并用分子動(dòng)力學(xué)模擬(moleculardynamics simulations)進(jìn)行了優(yōu)化。此外，我們還研究了Prp20p在體外條件下的組蛋白

6、結(jié)合特性，意外地發(fā)現(xiàn)其更傾向于結(jié)合H3/H4，這與RCC1的組蛋白結(jié)合特性有顯著的區(qū)別。
　　 第三章則介紹人源鋅指蛋白DESR1的溶液結(jié)構(gòu)研究。人源DESR1屬于一個(gè)高度保守的CSL鋅指蛋白家族（Pfam:PF05207）。DESR參與了翻譯延伸因子2(translation elongation factor2,eEF-2)的翻譯后修飾的第一步過程，使第715位的組蛋白（H715，在酵母中是H699）生成白喉酰胺(dipht