Synbindin蛋白和eIF4G家族中p97-CTD的结构生物学研究

Synbindin蛋白和eIF4G家族中p97-CTD的结构生物学研究

论文摘要

TRAPP((transport protein particle)复合物是真核生物细胞内参与细胞内膜泡与细胞膜tethering过程的蛋白复合物,在细胞内发现有TRAPPⅠ和TRAPPⅡ两种形式,其中BET3p,BET5p,Trs20p,Trs23p,Trs31p,Trs33p,Trs85p是共有的,而Trs65p,Trs120p,Trs130p是TRAPPⅡ所特有的,其中TRAPPⅠ结合在从内质网运输到高尔基体的膜泡上,而TRAPPⅡ参与高尔基体内部的运输。我们所研究的Synbindin蛋白是TRAPP复合物中Trs23p在人体中的同源蛋白,最先通过酵母双杂交法在人体海马趾神经细胞中发现,通过与Syndecan-2的胞内部分相互作用,从而参与神经树突的形成。我们克隆了该蛋白的基因,在大肠杆菌中得到过量表达,在纯化和结晶该蛋白后,根据Se-MAD法解析了该蛋白的2.8埃的晶体结构;由于该蛋白晶体结构中的PDZ类似结构域活动性较强,导致该区域的电子密度较差,为了获得详细的PDZ类似结构域的结构信息,我们又单独克隆、表达了该结构域,纯化后获得该结构域的核磁结构。Synbindin的结构包括两个结构域:位于N端的类似PDZ结构域和位于C端的Longin结构域即五个反平行的β折叠片位于中间,两侧包括一个N端的α螺旋,和C端的两个反平行的α螺旋组成。从晶体结构中,我们观察到位于Synbindin中其Longin结构域插入了位于N端的PDZ类似结构域,这是目前所有已知Longin结构域中首次发现。而且这个PDZ类似结构域在结构上和典型的PDZ结构域有一定的差异,通过Syndecan-2胞内部分与APD之间的SPR、ITC、核磁滴定实验,发现其和Syndecan-2胞内部分的结合能力较弱。通过对Synbindin晶体结构分析和TRAPP复合物中其他组成单位结构比较,我们提出了Longin结构域之间的可能的结合模式。真核细胞mRNA的翻译的开始是一个复杂的调控过程,这需要很多蛋白的参与,这些蛋白称为真核起始因子(eukaryotic initiation factor),简称eIF。这中间eIF4G是一个结构蛋白,它可以结合eIF4A和eIF4E形成大的复合物eIF4F。eIF4G还可以募集eIF3,然和结合到核糖体的小亚基上。除此之外,eIF4G还可以结合PABP和Mnk1蛋白。P97蛋白(又称为DAP5),是和eIF4G的中间和C末端同源的,在翻译起始过程中起到调节作用的蛋白。它可能是作为eIF4G的迷你分子的形式存在,起到调节eIF4G功能的作用。我们使用Se-MAD法获得了eIF4G家族中p97的C端结构域2.0埃分辨率的晶体结构。晶体结构表明p97的C端包含两个非典型的HEAT结构域。虽然一级序列上和eIF4G的C端结构域保守度不高,但是在三级结构上很相似。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一部分 Synbindin的结构生物学研究
  • 第1篇 Synbindin的晶体学研究
  • 第一章 研究背景综述
  • 1.1 TRAPP复合物的背景介绍
  • 1.2 TRAPP复合物的结构生物学研究进展
  • 1.3 Synbindin蛋白的研究背景介绍
  • 1.4 蛋白质相互作用的一些研究方法
  • 第二章 Synbindin的克隆、表达和纯化
  • 2.1 实验材料
  • 2.2 Synbindin蛋白基因的克隆
  • 2.3 Native synbindin的表达和纯化
  • 2.4 Synbindin溶液中状态的检验
  • 2.5 Synbindin硒代蛋白的制备
  • 第三章 Synbindin晶体结构解析
  • 3.1 晶体生长
  • 3.2 数据收集、处理
  • 3.3 Synbindin结构解析
  • 3.4 最终模型的质量分析
  • 第四章 Synbindin的晶体结构分析
  • 4.1 整体结构描述
  • 4.2 Synbindin中的longin结构域
  • 4.3 晶体中Synbindin的六元聚合状态
  • 4.4 结论和推测
  • 第二篇 Synbindin分子中APD的核磁研究
  • 第一章 PDZ结构域背景综述
  • 1.1 PDZ结构域介绍
  • 1.2 典型PDZ结构域的结构
  • 1.3 PDZ结构域分类和结合模式
  • 1.4 Synbindin中的APD结构域
  • 第二章 APD的构建、表达和纯化
  • 2.1 材料和方法
  • 2.2 APD基因的构建
  • 2.3 APD的表达纯化
  • 2.4 APD核磁条件的摸索
  • 第三章 APD核磁结构的测定
  • 3.1 双标记APD蛋白的制备
  • 3.2 APD蛋白的记谱和结构解析
  • 第四章 APD核磁结构与分析
  • 4.1 APD核磁结构质量分析
  • 4.2 APD的核磁结构
  • 4.3 APD和典型PDZ结构比较
  • 第五章 APD蛋白和Syndecan-2胞内部分相互作用的核磁研究
  • 5.1 Syndecan-2的背景介绍
  • 5.2 核磁滴定验证APD和Syndecan-2之间的相互作用
  • 5.3 总结和推测
  • 5.4 Synbindin和Syndecan-2胞内部分相互作用的一些补充证明
  • 参考文献
  • 第二部分 eIF家族p97蛋白C端结构域的结构生物学研究
  • 第一章 背景综述
  • 1.1 真核生物翻译起始的分子机制
  • 1.2 翻译起始过程中的eIF4家族
  • 1.3 eIF4G家族结构生物学研究进展
  • 1.4 p97蛋白的介绍
  • 第二章 p97-CTD蛋白的表达、纯化
  • 1.1 p97-CTD蛋白的表达
  • 1.2 p97-CTD的纯化
  • 1.3 p97-CTD的硒代蛋白的制备
  • 第三章 p97-CTD晶体结构测定
  • 1.1 晶体生长条件筛选和优化
  • 1.2 衍射数据收集和处理
  • 1.3 衍射相位的解析
  • 1.4 结构修正和质量分析
  • 第四章 p97-CTD晶体结构分析
  • 1.1 整体结构描述
  • 1.2 p97-CTD的结构分析
  • 1.3 结论
  • 参考文献
  • 附录 实验相关试剂和配方
  • 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果
  • 致谢
  • 相关论文文献

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