酪蛋白激酶2相互作用蛋白1(casein kinase 2 interacting protein-1,CKIP-1)作为酪蛋白激酶2(casein kinase 2,CK2)ɑ亚基的相互作用蛋白而被首次发现。CKIP-1仅含有两个结构域,N端是一个PH(Pleckstrin homology)结构域,通过结合磷脂介导其质膜定位,C末端为含有亮氨酸拉链(Leucine zipper)基序的结构域。基于分子和细胞水平的研究表明,CKIP-1在细胞凋亡、细胞分化、细胞骨架调控以及募集ATM和CK2到质膜定位中发挥作用。基于动物整体水平的研究表明,CKIP-1在Smurf1介导的泛素-蛋白酶体调控中发挥重要的生理功能。泛素-蛋白酶体途径是细胞内介导蛋白质降解的主要途径之一,泛素分子在泛素活化酶、泛素结合酶和泛素连接酶的作用下对蛋白底物进行标记,被泛素化的底物最终被蛋白酶体所识别并降解。Smurf1(Smad ubiquitination regulatory factor 1)是TGF-β/BMP通路中Smad1/5等信号分子的泛素连接酶,后来又陆续发现了Smurf1的其它底物分子如TGF-β受体、小G蛋白RhoA、骨特异性转录因子Runx2以及磷酸化形式的MEKK2。Smurf1在动物成体骨形成过程中发挥重要的负调控作用。　　我们实验室前期的研究发现CKIP-1的C末端结构域可以与Smurf1两个WW结构域之间的连接区(Smad ubiquitylation regulatory factor 1)发生相互作用,增强Smurf1的泛素连接酶活性。CKIP-1基因敲除的小鼠表现出与Smurf1基因敲除小鼠相似的表型,即骨量的上升和骨形成速率的增强。同时,CKIP-1还可以结合蛋白酶体亚基Rpt6,作为接头蛋白偶联Smurf1与蛋白酶体,增强泛素化蛋白底物的降解,CKIP-1在Smurf1与底物的相互作用以及底物招募至26S蛋白酶体的过程中发挥双重作用。近期,我们实验室与南开大学展开合作,对CKIP-1的PH结构域晶体结构进行了解析,X射线衍射分析获得了分辨率高达1.7埃的CKIP-1PH结构域晶体结构。2008年发表在Nature上的蛋白酶体亚基Rpn13晶体结构解析的文章引起了我们的注意。X射线衍射及分子对接数据表明,Rpn13是含有类PH结构域的蛋白,并且该类PH结构域中的loop区可以结合泛素,帮助泛素分子靠近蛋白酶体。因此,我们猜想CKIP-1的PH结构域是否也可以结合泛素?　　通过同源建模和分子对接等生物信息学方法结合生化实验手段,我们对CKIP-1的PH结构域和泛素相互作用展开研究。晶体结构数据表明CKIP-1的PH结构域有三处碱基发生缺失,分别是60、63-65和82-91位点。根据数据库中给出的序列,我们利用modeler软件对PH结构域缺失位点进行自动建模,得到初始模型,然后经过能量最小化和分子动力学模拟后,对上述三个区域进行补全及Loop区的优化。基于优化以后的PH结构域以及已经报道的泛素分子晶体结构,我们通过计算机模拟分子对接对两者可能的结合模式和相互作用位点进行了预测,最终我们得到了4种最优结合模式和16个PH结构域上的关键残基。生化水平上,我们通过GST Pull-down实验对PH结构域和泛素相互作用进行验证,并根据模拟对接预测到关键残基信息对PH结构域进行突变并检验两者是否仍可以发生相互作用。我们的生化实验数据表明,CKIP-1的PH结构域确实可以结合泛素分子,并且PH结构域中loop区关键位点的突变可以减弱这两者的相互作用。因此,基于上述研究,我们推测CKIP-1很可能利用它的PH结构域的泛素结合能力,帮助泛素结合Smurf1并向底物转移,从而增强Smurf1的泛素连接酶活性。　　该研究为揭示CKIP-1的PH结构域在Smurf1-泛素-蛋白酶体调控中的地位打下了基础。结合我们的前期研究,基于CKIP-1的N末端PH结构域和C末端亮氨酸结构域的药物设计都将有望作为新的促骨形成药物开发策略。