Dvl2-DIX结构域的SiteⅢ相关突变体结晶及其与Ccd1-DIX的共结晶

Dvl(Dishevelled)是Wnt信号通路传递的核心分子,无论内源的还是过表达的Dvl在细胞体内都能因自聚而形成puncta．研究已报道,Dvl主要通过其DIX结构域上的三个作用区域来介导自聚：SiteⅠ、SiteⅡ和SiteⅢ,其中SiteⅠ和SiteⅡ还参与了Dvl-DIX与Ccd1-DIX的异聚．为了进一步得到Dvl2-DIX上SiteⅠ和SiteⅡ的直接三维结构,本研究设计了一系列的SiteⅢ突变体．通过体内和体外实验进一步证实了这些突变氨基酸确实参与了Dvl2-DIX的自聚,然后对这些SiteⅢ突变体蛋白成功地进行了纯化和结晶,最终得到3.1Å的Dvl2-DIX(G65A)晶体数据．分析表明该晶体存在片层位移现象,需对数据进行一定修正后才能进行后续的结构分析．体外实验又证实了这些突变氨基酸不影响Dvl2-DIX与Ccd1-DIX的异聚,为了进一步研究Dvl2-DIX与Ccd1-DIX相互作用,我们对这些SiteⅢ突变体蛋白与Ccd1-DIX进行共结晶．最终获得Dvl2-DIX(G65A)与Ccd1-DIX复合物的初晶,利于进一步的晶体优化及数据收集．     

辣椒疫霉PcCRN20-C蛋白的表达纯化及结晶 *

CRN(crinkling and necrosis-inducing protein)为疫霉菌在与寄主互作过程中分泌的一类特有胞质效应因子,干扰寄主细胞正常的生理代谢和功能。采用PCR法从辣椒疫霉LT1534菌株cDNA中克隆PcCRN20-C基因。该基因序列长783bp,编码261个氨基酸。构建重组表达载体,并转化大肠杆菌BL21(DE3)。在优化条件下诱导表达重组蛋白,利用Ni-NTA金属螯合层析、离子交换层析、分子筛层析和胰蛋白酶酶解技术获得高纯目的蛋白,SDS-PAGE分析表明,蛋白质分子量约为25kDa。采用座滴气相扩散法进行晶体制备和筛选,成功获得了蛋白质晶体,并通过X-射线衍射仪收集了晶体衍射花样。结合蛋白质晶体学方法,获得了有衍射的辣椒疫霉PcCRN20-C蛋白晶体,为进一步研究CRN蛋白的结构与病原菌致病机制提供参考资料。     

辣椒疫霉PcCRN20-C蛋白的表达纯化及结晶

CRN(crinkling and necrosis-inducing protein)为疫霉菌在与寄主互作过程中分泌的一类特有胞质效应因子,干扰寄主细胞正常的生理代谢和功能。采用PCR法从辣椒疫霉LT1534菌株c DNA中克隆PcCRN20-C基因。该基因序列长783bp,编码261个氨基酸。构建重组表达载体,并转化大肠杆菌BL21(DE3)。在优化条件下诱导表达重组蛋白,利用Ni-NTA金属螯合层析、离子交换层析、分子筛层析和胰蛋白酶酶解技术获得高纯目的蛋白,SDS-PAGE分析表明,蛋白质分子量约为25kDa。采用座滴气相扩散法进行晶体制备和筛选,成功获得了蛋白质晶体,并通过X-射线衍射仪收集了晶体衍射花样。结合蛋白质晶体学方法,获得了有衍射的辣椒疫霉PcCRN20-C蛋白晶体,为进一步研究CRN蛋白的结构与病原菌致病机制提供参考资料。     

植物免疫激酶AtCERK1的重组表达与结晶研究

植物免疫激酶中的CERK1(chitin elicitor receptor kinase 1)家族是能够感知细菌及真菌侵染的模式识别受体。此类受体蛋白可以通过识别多糖类的病原微生物相关分子,引起病原微生物相关分子模式触发的免疫反应,是植物产生先天性免疫应答以应对微生物感染的重要元件,同时也是诱导植物-微生物共生的关键蛋白质。为推进CERK1激酶区真实蛋白质三维空间构象的解析,本研究针对拟南芥源的CERK1蛋白构建了野生型及突变型AtCERK1的E. coli-pRSF原核表达系统,经原核表达得到带有6个His标签的融合蛋白,经镍柱亲和层析、离子交换层析和凝胶过滤层析等一系列纯化过程得到高纯度蛋白质样品后对其进行结晶条件筛选。最终, AtCERK1^F460V突变型成功在0.2 mol/L氟化铵和20%PEG3350溶液环境中析出蛋白质晶体。经上海光源BL17U1线站采集,蛋白质晶体X射线衍射数据的分辨率为3.2?。综上所述,本研究成功获得了高纯度的AtCERK1蛋白样品,且突变型蛋白质成功析出晶体;同时,利用X射线收取了一套中等分辨率的衍射数据,为AtCERK1介...     

端粒酶活性调节的分子机制

人端粒酶由RNA亚基、hTERT催化亚基和hTEP1调节蛋白等组成。端粒酶对端粒结构的稳定起着重要的作用,而端粒结构和端粒结合蛋白也影响着端粒酶活性。某些化疗药物通过破坏端粒结构下调端粒酶活性。端粒酶的激活需要hTERT基因的从头转录和各个蛋白亚基正确装配为端粒酶全酶。端粒酶活性调节的分子机制包括：（1）TERT基因的表达和转录是决定端粒酶活性的重要环节,受多种因素调控;（2）蛋白激酶Cα和蛋白激酶B磷酸化端粒酶蛋白而激活端粒酶,蛋白磷酸酯酶2A（PP2A）可逆转这一过程,下调端粒酶活性;（3）多种癌基因和抑癌基因及其编码的蛋白质也直接或间接与端粒蛋白、端粒酶蛋白反应,参与端粒酶活性的调控。     

以结核分枝杆菌丙氨酸消旋酶为靶点的抗结核药物筛选及其与D-环丝氨酸的共结晶

【目的】阐释结核分枝杆菌丙氨酸消旋酶原有抑制剂D-环丝氨酸的作用机制,建立丙氨酸消旋酶抑制剂的高通量筛选模型,并用此模型筛选到新的抑制剂分子。【方法】将结核分枝杆菌中丙氨酸消旋酶基因克隆到pET-28a表达载体中,在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中得到可溶性的大量表达。表达后的蛋白质通过镍离子亲和层析和阴离子交换层析得到纯化,一方面将纯化后的蛋白和D-环丝氨酸共结晶以解析其抑制剂作用的分子机制。另一方面建立并优化丙氨酸消旋酶抑制剂的高通量筛选体系,用D-环丝氨酸验证体系的可行性并用该体系筛选本实验室药物库中的384种小分子片段、792种化合物及2 200种中药样品。【结果】得到的共晶晶体衍射能力2.50?,晶体空间群为P41212,晶胞参数a=b=163.92?,c=57.44?。结构分析表明,D-环丝氨酸进入活性位点之后与磷酸吡哆醛相互作用形成磷酸吡哆胺,使得磷酸吡哆醛的C4?原子与K42之间的相互作用被破坏,从而改变了结核分枝杆菌丙氨酸消旋酶的活性中心氢键网络。同时经D-环丝氨酸验证建立的抑制剂筛选体系可行,获得阳性化合物分子2个。【结论】依据我们所建立的高通量筛选体系可以有效地为结核分枝杆菌丙氨酸消旋酶筛选到可信的抑制剂分子。     

棉铃虫细胞色素P450 337B3(CYP337B3)的表达、纯化及结晶

【目的】以抗性棉铃虫Helicoverpa armigera体内发现的一种基因重组导致的嵌合型P450酶CYP337B3作为研究对象,通过基因克隆、体外重组表达、蛋白质结晶等技术手段,获得CYP337B3(△23)的晶体结构,为深入了解棉铃虫P450酶CYP337B3的结构与功能奠定基础。【方法】对CYP337B3编码基因进行了密码子优化,通过基因重组,将其转化至BL21(DE3)感受态细胞中进行原核表达尝试,通过亲和层析及RESOURCETM Q离子交换层析对CYP337B3(△23)进行体外纯化,利用气相悬滴结晶方法对CYP337B3(△23)进行结晶条件的筛选及X射线晶体衍射。【结果】通过密码子优化,实现了CYP337B3(△23)在大肠杆菌原核表达系统内的大量表达,经过体外纯化及十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳检测,CYP337B3(△23)蛋白纯度可达到95%左右,我们对CYP337B3(△23)进行了蛋白结晶条件的筛选,最终获得了CYP337B3(△23)的结晶条件和蛋白晶体。【结论】本文利用气相悬滴结晶方法获得了CYP337B3(△23)的蛋白晶体,为今后CYP337B3的三维结构解析、功能研究以及最终阐述该种新型的棉铃虫抗药机制奠定了良好的基础。     

口腔致病菌变形链球菌Smu.776蛋白的制备、结晶及初级晶体学分析

变形链球菌smu.776基因编码一段含有385个氨基酸的蛋白质,其功能可能为依赖于腺苷甲硫氨酸的甲基转移酶.smu.776的DNA片段被克隆到表达载体pET28a后,在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中过量表达得到很好的产量.产物Smu.776蛋白通过Ni2 亲和柱和分子筛柱层析两步得到纯化.采用悬滴气象扩散法得到了Smu.776蛋白的晶体.X射线衍射分辨率达到2.0!,晶体属单斜空间群C2,晶格参数为a=168.47",b=50.66#,c=53.96$,β=104.22°.每个最小不对称单元内含有一个蛋白质分子,溶剂含量为51.3%.     

蛋白磷酸酶2A的亚基功能

蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase 2A,PP2A)是一种由催化亚基C、结构亚基A和多种功能特异的调节亚基B组成的全酶复合物,其在基因表达、细胞增殖分化和信号转导等方面有重要调控作用.各种不同亚基组成功能各异的PP2A全酶,调控不同的细胞功能.各亚基在PP2A功能调控中均起关键作用.本文重点介绍PP2A各个亚基在PP2A生物学功能实现中的作用.     

α-芋螺毒素GIC与Ac-AChBP共结晶条件的筛选与优化

旨在筛选及优化α-芋螺毒素与乙酰胆碱结合蛋白(ACh BPs)共结晶的条件,得到高分辨率的共结晶晶体。在昆虫表达系统中分泌表达海兔乙酰胆碱结合蛋白(Ac-ACh BP),并用凝胶色谱进行纯化,把纯化的乙酰胆碱结合蛋白与α-芋螺毒素GIC共结晶,利用结晶机器人及HAMPTON RESEARCH结晶试剂盒进行结晶及结晶条件的筛选与优化。结果显示,在0.6 mol/L Ammonium citrate dibasic,0.1 mol/L Sodium acetate trihydrate p H4.8的条件下生长的晶体较好,其分辨率可以达到2.1?。筛选与优化结晶条件(Ammonium citrate dibasic的摩尔浓度及0.1 mol/L Sodium acetate trihydrate的p H值)可以得到高分辨率的α-芋螺毒素GIC与Ac-ACh BP共结晶晶体。     

人甲状腺激素受体相互作用蛋白15的初步结晶实验及其在人组织表达的研究

目的：构建人甲状腺激素受体相互作用蛋白15（thyroid hormone receptor interacting protein 15,TRIP15）的原核表达载体,在大肠杆菌表达并纯化、结晶表达产物;证实TRIP15在人脐静脉内皮细胞株、血小板、二尖瓣、胆囊和胶质瘤存在表达。方法：以人肝细胞cDNA文库为模板,通过PCR扩增TRIP15的全长编码区序列,双酶切后连接到pGEX-6P-1载体上,转化E.coli BL21（DE3）菌株,通过亲和层析及分子筛对表达产物进行纯化,采用气相扩散悬滴法筛选并优化结晶条件,通过X射线晶体衍射技术检测晶体衍射;采用RT-PCR和Western blot研究TRIP15在人脐静脉内皮细胞株、血小板、二尖瓣、胆囊和胶质瘤的表达情况。结果：成功构建了TRIP15的原核表达载体,获得了电泳纯TRIP15蛋白,得到了蛋白质晶体,但衍射能力很弱;通过RT-PCR证实其在人脐静脉内皮细胞株、血小板、二尖瓣、胆囊和胶质瘤存在表达。结论：成功构建了TRIP15的原核表达载体、建立了表达纯化策略并获得了初步结晶的实验条件,为最终解析其三维结构奠定了基础;初步证实TRIP15在人脐静脉内皮细胞株、血小板、二尖瓣、胆囊和胶质瘤存在表达,为相关研究的开展奠定了基础。     

低氧环境对三阴性乳腺癌细胞糖代谢途径的重编程

代谢改变是癌细胞的特征之一。研究表明,低氧会使癌细胞的糖代谢发生改变,但是更详细的分子机制仍有待进一步研究。本研究利用转录物组测序技术(RNA-sequencing,RNA-seq)和生物信息学分析发现,低氧导致BT549细胞中334个基因和MDA-MB-231细胞中215个基因在转录水平的表达改变。这些表达变化的基因多与糖代谢相关。进一步分析RNA-seq数据并应用Western 印迹、酶活性检测和代谢产物定量测定的结果显示,低氧通过升高BT549细胞中葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)和MDA-MB-231细胞中GLUT1和GLUT3的表达以增加葡萄糖的摄入;低氧使催化糖的无氧氧化途径几乎全部反应的酶都至少有一种同工酶或酶蛋白亚基,以及调节酶6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酶3(PFKFB3)和4(PFKFB4)同工酶的表达增加来促进了糖的无氧氧化;低氧还通过增加调节丙酮酸脱氢酶激酶1(PDK1)和3(PDK3)同工酶基因的表达,以及降低关键酶异柠檬酸脱氢酶3(IDH3)同工酶、琥珀酸脱氢酶B亚基和D亚基的表达来减少糖的有氧氧化途径进行;低氧可能还增加磷酸戊糖途径的关键酶葡糖-6-磷酸脱氢酶、糖原合成途径的关键酶糖原合酶GYS1同工酶的表达以促进这2条途径的进行,而对糖异生和糖原分解代谢途径酶基因的表达影响较小。生物信息学分析乳腺癌组织样本在线数据库中糖代谢途径酶基因在转录水平表达结果与细胞研究结果基本一致。总之,该文系统分析了低氧对糖代谢6条代谢途径中全部酶以及2种重要调节酶的影响,可见低氧会通过改变这些酶的同工酶或亚基的基因表达使糖代谢途径进行重编程,这对进一步认识低氧环境下癌细胞糖代谢的分子机制具有一定的意义。     

Qβ RNA 复制酶中亚基的共表达对β亚基溶解性的影响

在体外RNA和蛋白质合成及自复制系统的研究中 ,QβRNA复制酶作为以RNA为模板的RNA聚合酶 ,是比较重要的应用酶种之一。该酶由 4个亚基组成 ,其中只有 β亚基是由病毒基因编码 ,而其他 3个亚基都是宿主蛋白。利用普通表达载体合成Qβ复制酶时 ,得到的 β亚基几乎都是不溶性蛋白 ,从而影响了Qβ复制酶的活性和产率。为尝试提高 β亚基的溶解性 ,构建含有β亚基基因的表达质粒pBAD 33 rep ,同时利用pET2 1a( )为表达载体表达其他 3个亚基进行共表达研究。不同亚基组合的共表达结果通过SDS PAGE分析表明 ,当 β亚基与EF Tu Ts亚基共表达时 ,溶解度有一定的提高 ,而且可溶性部分也具有复制酶活性。通过调节共表达诱导物浓度 ,相对增强可溶性 β亚基的表达 ,可溶性Qβ复制酶酶量得到相应的提高     

制备用于结晶的蛋白质样品

制备高质量蛋白质晶体是通过X射线衍射解析蛋白质分子三维结构的关键环节,是结构生物学领域中的瓶颈问题之一。蛋白质的结晶受多因素控制,其中蛋白质样品自身的质量是影响蛋白质能否结晶及晶体质量好坏的关键因素。我们从蛋白质纯度、可溶性、均一性及表面修饰等方面介绍了如何获得适于结晶的蛋白质样品,以及如何借助相关仪器检测蛋白质样品的质量,预测蛋白质的可结晶性。     

孕烷X受体配体结合结构域蛋白晶体的X线衍射结构解析

目的:利用X线衍射技术解析孕烷X受体(PXR)配体结合结构域(LBD)蛋白晶体的3维结构。方法:对PXR蛋白LBD(130~434氨基酸残基)序列进行密码子优化并化学合成后克隆至pRSFDuet-1表达载体,再将载体导入大肠杆菌BL21(DE3),对PXR-LBD蛋白进行原核表达与分离纯化;采用晶体筛选试剂盒筛选蛋白结晶条件,采用悬滴法获得目标蛋白的晶体;对获得的蛋白晶体进行X线晶体衍射检测,并收集相关数据建立PXR-LBD的三维结构。结果:获得了PXR-LBD的高质量晶体并利用X线衍射解析了该蛋白质晶体的结构数据,使用Phenix.refine软件和COOT软件等对结构进行修正,最终获得了高分辨率的3维结构数据。结论:完成了孕烷X受体配体结合结构域蛋白晶体的X线衍射结构解析,为研究和开发PXR相关药物奠定了基础。     

银胶菊丙二烯氧化物合成酶的表达纯化及其活性分析

植物来源细胞色素P450的表达和结晶都十分困难,成为成功解析该类蛋白晶体结构的瓶颈。探索了使用大肠杆菌表达系统表达、纯化银胶菊丙二烯氧化物合成酶(allene oxide synthase,AOS)的方法。氨基酸序列比对分析显示,银胶菊AOS缺失N-末端的膜锚定序列和信号肽序列,推测其在大肠杆菌中应表达为水溶性蛋白质。试验中纯化得到的银胶菊AOS是一个分子量为54.5 kD的八聚体分子,均一性好,不含去垢剂,达到毫克量级,适合下一步的晶体培养研究;还原一氧化碳差示光谱显示该酶在450 nm处有特征吸收峰,酶活性测定得到该酶的米氏常数为45.3μmol/L,显示该重组AOS具有很高的酶活性。     

天然结晶纤维素的生物合成及其去晶化途径

纤维素是高等植物细胞壁的结构骨架和重要组成成分,由细胞质膜上的纤维素合成酶合成.一个纤维素合成酶亚基合成一根纤维素分子链,多个亚基聚集在一起形成末端复合体(TC),可同时合成多根葡聚糖分子糖链,其在氢键和范德华力作用下快速有序堆积,形成结构紧密的天然微纤丝结晶结构.质膜上有序线性排列的超分子TC合成结晶纤维素Ⅰα,而玫瑰花型排列的TC合成结晶纤维素Ⅰβ.结晶微纤丝的密切有效堆积是植物抗降解的天然屏障.高浓度的酸和离子液体可以在微纤丝间有效扩散,破坏晶体分子链的有序堆积、分子间氢键网络,甚至打断晶体内部的糖苷键,完成天然结晶纤维素的去晶化及解聚过程.酶分子的去晶化过程是发生在微纤丝特定表面上的非均相反应过程,可在常温常压下固或液表面上快速完成,但有效可及表面积是其主要限速瓶颈.因此结合物理、化学方法预处理,低成本高效打破限制酶分子有效扩散的屏障,增加酶分子对结晶纤维素特异性结合的效率和有效可及面积,从而实现天然结晶纤维素高效去晶化及绿色快速降解转化.     

限制性酶切提高E.coli Hfq蛋白晶体结构分辨率

Hfq蛋白是一种促进sRNA结合互补RNA的细菌伴侣蛋白. Hfq蛋白可以抑制或上调目的蛋白的表达及促进mRNA的降解,从而调控细菌的生理功能使其适应周围胁迫环境.Hfq是同源六聚体蛋白质,在其中心部位有1个内环,每个单体上有1个极其保守的组氨酸分布在这个内环表面.根据Hfq这个特点,应用镍离子亲和柱直接从大肠杆菌中纯化Hfq,接着用凝胶过滤层析柱纯化,最终获得了纯度70%的Hfq蛋白.对该蛋白质进行结晶条件初筛前,应用胰凝乳蛋白酶对其进行限制性蛋白酶解,切除其C端无规则卷曲,便于Hfq结晶及提高晶体衍射率.初期得到的Hfq晶体是极小的针状晶体,通过优化结晶条件获得了较大的晶体.最终解析出了2个分辨率较高的Hfq晶体结构,其中1个晶体结构分辨率达到了1.63A.     

鼠脑驱动蛋白的表达、纯化和结晶

驱动蛋白是一类利用水解ATP为ADP和磷酸的过程中释放的能量沿微管系统运动的蛋白。为了研究ATP中储存的化学能是如何转化为驱动蛋白的机械动能,鼠脑驱动蛋白的相关N-端区域在BL21-Codon Plus(DE3)-RP感受态大肠杆菌细胞中大量地表达。通过SP-强阳离子交换色谱和分子筛色谱的两步骤纯化,蛋白最终产量高达10 mg/L细胞培养液,蛋白纯度可以达到95%以上。纯化的蛋白具有水解ATP酶的活力,并与驱动蛋白抗体有特异性的反应。驱动蛋白可以在如下条件结晶:1.7 mol/L(NH4)2SO4,500 mmol/L NaCl,20%glycerol。晶体衍射的分辨率可以达到2.0。