论文部分内容阅读
所有物质都可以被认为是能量的体现。人类的出现是热力学第二定律熵增这一必然规律中的偶然，代价是外界体系熵增更快，与蛋白质晶体生长相似原理。人类必须要不停摄取能量来实现熵减和减缓熵增。太阳是地球一切能量的来源，人类没有直接转换太阳能量的能力，植物可以。对于植物尤其是粮食作物的生存、生长机制的研究获得好的种质资源意义重大。水稻基因组相对较小，遗传转化体系成熟，且与众多的粮食作物存在共线性，使其成为了作物研究的模式生物。因C端保守结构域而命名的GRAS蛋白属于植物特有且数量庞大的蛋白家族，已被报道其通过转录调节属性和信号转导属性在植物的生长和发育中起重要作用。结构是功能的基础，而蛋白质机器是生命机体的功能执行基本单位。 本研究通过X射线晶体的学的办法获得了OsSCL7的GRAS结构域原子分辨率的结构。GRAS结构域包含五个保守基序LRⅠ、VHIID、LRⅡ、PFYRE和SAW。结果表明:1，结构整体呈现为帽子结构和中心结构域两部分，其中帽子结构由来自LRⅠ基序的α螺旋和两个来自PFYRE的α螺旋组成，剩下的基序组成了中心结构域。其中位于LRⅠ帽子区螺旋与VHIID中心结构域之间的区域缺失，暗示了该区域可以移动。比较有意思的是中心结构域呈现αβα三明治样的罗斯曼折叠，这也为原先认为的GRAS属于甲基转移酶罗斯曼超家族一员提供了证据，尽管其不具备甲基转移酶的关键氨基酸。2，结构的解析分别揭示了各基序的结构特点和可能的功能。LRⅠ含有独特的亮氨酸丰富区，并且还含有位于蛋白表面的核定位信号。VHIID保守的IHIVD基序形成了对于稳定整个GRAS结构域起重要作用的β折叠。LRⅡ的亮氨酸重复结构位置暗示其可能参与其他蛋白的相互作用。PFYRE和SAW主要起稳定整个结构域结构的功能。3，最为重要的一点是OsSCL7在溶液和晶体中呈现二聚体状态，并且形成了一个含有两个正电荷钳子且尺寸合适的DNA结合凹槽。通过计算机模拟，我们发现，DNA可以很好的结合在凹槽中，并且通过体外凝胶迁移阻滞实验证明了蛋白确实可以与模拟得到的DNA结合。进一步的关键氨基酸位点突变实验证实了蛋白/DNA模型的可靠性结构的解析解决了围绕GRAS结构域的一些争议，同时揭示了参与包括二聚体形成在内的蛋白与蛋白相互作用的重要氨基酸以及GRAS结构域直接结合DNA这一重要特性。