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本论文的工作主要涉及蛋白质结构基因学研究,经过了从基因选择,到克隆表达与鉴定之后,最终解析了两个人源蛋白质的空间三维结构,一个是人源mitoNEET,我们解析其晶体结构并进行了功能研究,另一个是人C60RF115基因编码的蛋白质,我们用多维核磁共振技术解析了其溶液三维结构,并开展了对其功能的研究。
1.人源mitoNEET蛋白质的晶体结构和功能研究。
MitoNEET是一种存在于线粒体膜上的蛋白质,最近研究发现它能特异地结合抗糖尿病药物吡格列酮(pioglitazone)。MitoNEET有可能是吡格列酮发挥药物功能的一个靶蛋白,但是对其生物功能却几乎一无所知.我们解析了mitoNEET(32-108)的1.8A晶体结构,结构显示mitoNEET是个[2Fe-2S]簇结合蛋白。mitoNEET的[2Fe-2S]簇由三个半胱氨酸和一个组氨酸结合,这代表了一种新的结合模式,因为以往所知的[2Fe-2S]簇大部分与四个半胱氨酸结合,或者与两个半胱氨酸和两个组氨酸结合。同时mitoNEET的[2Fe-2S]簇是由一段17个连续的氨基酸序列形成的模块结构结合。通过对基因库中的蛋白质序列同源性分析发现,至少有7种不同的蛋白质家族也包含类似的17个氨基酸保守序列。这个保守序列是(hb)-C-X1-C-X2-(S/T)-X3-P-(hb)-C-D-X2-H,其中hb代表疏水氨基酸。我们定义该保守序列为CCCH型[2Fe-2S]结合序列。
铁硫簇作为广泛存在的蛋白质辅基,主要介导生化反应中的电子传递。通过紫外吸收光谱分析显示mitoNEET确实可以以氧化态和还原态两种状态存在。我们还通过分析蛋白质的结构特征,发现在mitoNEET蛋白质的表面有一个很深分叉形状的沟槽位于铁硫簇的上方,吡格列酮药物能够很好的对接在这个位点。因此本工作提示mitoNEET作为一种新型铁硫蛋白有可能作为电子载体行使功能,为进一步研究吡格列酮的作用机理和优化该类药物提供了一个分子空间结构平台。
2.人源C6ORF115基因编码的蛋白质核磁共振溶液三维结构及初步功能研究
这项研究工作主要是对人基因C60RF115编码的蛋白质的溶液结构进行了研究。C60RF115在肝脏、乳腺、骨髓、前列腺中均表达一个结构和功能未知的81个氨基酸的蛋白质,有研究显示该蛋白质在细胞内的含量也很高。我们克隆并表达了该蛋白,应用核磁共振技术解析了其溶液三维结构。C60RF115的结构表明它属于典型翼状螺旋(wingedhelix)折叠类型,这类折叠通常存在于转录因子中通过第三个α螺旋与核酸结合,也有属于这类折叠的蛋白质参与蛋白质与蛋白质相互作用。通过分析我们发现C60RF115具有比较特殊的表面电势分布,其第三个α螺旋上表现出明显的正电势,这一点与转录因子比较类似。但是其他部位则显示大面积的负电势。因此其等电点不象核酸结合类蛋白一样偏碱性,只有5.8。我们应用EMSA实验没有发现C60RF115在体外能够结合双链DNA和双链RNA。考虑到其在细胞内的丰度,我们认为C60RF115不太可能是特异性转录因子只结合特异的DNA序列,因而猜想它可能参与体内的蛋白质与蛋白质相互作用。我们设计了从真核细胞纯化该蛋白参与的复合物的实验,并做了载体构建等前期工作,具体的研究工作正在进行中。