大腸桿菌中二聚體DEAD-box RNA解旋酶CsdA結(jié)構(gòu)與功能的研究.pdf

1、DEAD-box蛋白質(zhì)是廣泛存在于原核及真核生物體內(nèi)的一類RNA解旋酶。它參與細(xì)胞內(nèi)很多有關(guān)RNA的代謝過程，例如pre-mRNA的剪切，mRNA的細(xì)胞外運(yùn)輸，翻譯的起始，調(diào)控RNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，RNA的降解，細(xì)胞器基因的表達(dá)，核糖體的生物形成等過程。解旋酶按照其結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)可以被分成若干個超家族，其中DEAD-box RNA解旋酶就屬于這些超家族中的超家族Ⅱ。這類家族的DEAD-box RNA解旋酶核心結(jié)構(gòu)域由兩個RecA-l

2、ike結(jié)構(gòu)域組成，并包含進(jìn)化上保守的motif，其中一個就是D-E-A-D motif,DEAD-box就是以此命名。這些保守的motifs提供結(jié)合ATP以及RNA的位點(diǎn)，從而重構(gòu)RNA結(jié)構(gòu)或者是由蛋白質(zhì)-RNA組成的高級復(fù)合物結(jié)構(gòu)。
　　研究表明，大腸桿菌中一共有五種DEAD-box RNA解旋酶，它們分別是CsdA，DbpA，SrmB，RhlE以及RhlB。低溫下，CsdA和核糖體50S大亞基前體相關(guān)聯(lián)并參與其形成，因此Csd

3、A對大腸桿菌的生存很重要，如果在大腸桿菌中缺失csdA基因，那么50S大亞基不能正常形成，而只是產(chǎn)生40S大小的顆粒，以至于形成裝配不正確的50S大亞基。還有研究表明，CsdA可以穩(wěn)定非正常翻譯的mRNA，最近一項(xiàng)研究還表明，rpoS mRNA在低溫情況下可以表達(dá)出Rpos蛋白質(zhì)幫助大腸桿菌度過低溫環(huán)境，而rpoS mRNA的翻譯不僅受到sRNA DsrA和分子伴侶Hfq的調(diào)控，還受到CsdA的影響。
　　csdA基因編碼了一個由

4、629個氨基酸殘基組成的多結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)。序列比對顯示CsdA包含了一個由約365個氨基酸殘基組成的解旋酶核心結(jié)構(gòu)域和一個很長的C-端附屬區(qū)。然而，CsdA的整體結(jié)構(gòu)以及它的C-端的延伸區(qū)域的組成及功能尚不清楚。這里，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CsdA不僅包含有兩個串聯(lián)的RecA-like結(jié)構(gòu)域，還包含有之前從未報(bào)道的二聚體結(jié)構(gòu)域以及RNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，通過X-射線晶體學(xué)以及多維核磁共振(NMR)的方法解析了CsdA各個結(jié)構(gòu)域的結(jié)構(gòu)。還綜合運(yùn)用X-射線

5、小角散射的方法（SAXS）以及19F-PRE的方法，研究了CsdA核心結(jié)構(gòu)域在溶液中的構(gòu)象變化，并搭建了CsdA_564（缺失了C-端尾巴上的65個氨基酸殘基）在溶液中包含各個結(jié)構(gòu)域的結(jié)構(gòu)模型。體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)均證實(shí)了CsdA的二聚體結(jié)構(gòu)域在維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定上是重要的。ATPase活性實(shí)驗(yàn)，解旋酶活性實(shí)驗(yàn)以及熒光偏振實(shí)驗(yàn)都說明的CsdA的C-端區(qū)域，包括二聚體結(jié)構(gòu)域，RNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，它們之間的linker以及位于RNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域后面的6