论文部分内容阅读
钙离子作为第二信使将细胞外信号转到细胞内并参与多种途径的调控,EF-hand蛋白在此过程中起着重要的作用。EF-hand蛋白作为细胞内钙离子的传感器,在不同范围内,对细胞内钙离子浓度变化精确感应,然后将这些简单的调节信号转换成各种功能响应。钙离子和EF-hand蛋白被认为在细胞增值、分化直至凋亡等各个方面都发挥了突出作用。EF-hand蛋白功能的失调,也是许多人类疾病如老年痴呆、心肌病、癌症、唐氏综合征等疾病的诱因。钙调蛋白(Calmodulin, CaM)是目前研究得最多、也是典型的EF-hand信号蛋白,涉及许多细胞内钙离子依赖的信号调节。而钙调磷酸化酶(Calcineurin,CN)B亚基(CNB)是钙调磷酸化酶—目前发现的唯一一个依赖于钙离子和CaM的丝氨酸／苏氨酸磷酸化酶—的调节亚基。本论文选取CaM和CNB作为研究对象,通过研究钙离子诱导的CaM和CNB的构象及热力学的变化以揭示钙离子和EF-hand蛋白家族相互作用的规律。具体内容包括：一、通过对EF-hand蛋白,特别是CaM及CNB的较全面的综述明确了该课题的理论和实际意义。提出了采用红外光谱、圆二色谱、等温量热滴定等技术研究钙离子和EF-hand蛋白相互作用的设想。二、通过红外光谱氢氘交换的方法研究了钙离子诱导的CaM构象变化机理。研究结果发现,Ca2+诱导的CaM的构象变化主要分为两个阶段：第一阶段主要发生在CaMC端的2个EF-hand结构域结合两个Ca2+以后,伴随着二级结构中无规卷曲向α-螺旋、β-折叠和p-转角的转变；第二个阶段发生在CaM结合了4个Ca2+以后,伴随着三级结构发生了较剧烈的变化,CaM转变为更加紧密、疏水的构象,同时第一次转变中增加的p-折叠和p-转角部分转变为a-螺旋。hole-CaM和apo-CaM相比,α-螺旋的含量增加了约18%。三、通过红外光谱、氢氘交换、圆二色谱、等温量热滴定等方法研究了钙离子、镁离子诱导的CNB结构的热动力学及构象变化。研究结果表明,CNB与钙离子结合后,α-螺旋的比例从41%增加到了48%,且CNB结合钙离子后总体构象变为更加稳定,疏水基团的暴露程度增加,而镁离子的结合并没有引起CNB构象和结构稳定性的显著变化。等温量热滴定的数据表明,镁离子和钙离子结合CNB时,不存在竞争关系,镁离子可能作为一个辅助因子,结合在CNB的辅助离子结合位点。四、对EF-hand蛋白的研究现状进行了总结,对相关蛋白以后的研究方向进行了展望。