依赖于核糖体的NTP酶YchF和YihA的结合特性及酶活性研究

P-环NTP酶(GTP 酶和ATP酶)普遍存在于真核生物和原核生物中,参与调节不同的细胞进程．YchF和YihA是细菌中两种高度保守的NTP酶,但其生理功能仍然不清楚．之前的研究表明这两种NTP酶可以与核糖体或者核糖体亚基结合．我们检测了在不同核苷酸存在的情况下,大肠杆菌YchF和YihA蛋白与核糖体30S、50S、70S颗粒的结合情况,同时也探究了核糖体亚基的结合是否与NTP酶活性的激活有关．数据表明YchF与70S结合,YihA与50S结合．70S核糖体能同时激活YchF的ATP酶和GTP酶活性．然而YihA的GTP酶活性可以分别被50S和70S激活,并且70S呈现了8.8倍的激活效应．这些数据为进一步研究这两种保守的NTPase的生理功能奠定了基础．     

G蛋白信号调节因子的结构分类和功能

G蛋白信号调节因子是能够直接与激活的Gα亚基结合,显著刺激Gα亚基上的GTP酶活性,加速GTP水解,从而灭活或终止G蛋白信号的一组分子大小各异的多功能蛋白质家族。它们都共同拥有一个130个氨基酸的保守的RGS结构域,其功能是结合激活的Gα亚基,负调节G蛋白信号。许多RGS蛋白还拥有非RGS结构域,能够结合其它信号蛋白,从而整合和调节G蛋白信号之间以及G蛋白和其它信号系统之间的关系。     

23S rRNA甲基转移酶RrmJ促进细菌50S亚基后期组装

核糖体是所有细胞中负责蛋白质合成的分子机器。它自身在细胞内的组装成熟过程受到严密调控,需要诸多组装因子的参与。RrmJ是原核生物中一类保守的甲基转移酶,能够甲基化修饰核糖体上肽基转移酶中心（peptidyl transferase center, PTC）内A环的U2552位点。敲除rrmJ基因的大肠杆菌表现出显著的生长缺陷及50S亚基组装前体的累积,因而RrmJ在50S亚基组装中具有重要作用。本研究对细菌生长实验与核糖体图谱分析表明,回补表达RrmJ的质粒对于ΔrrmJ菌株生长缺陷有显著改善,50S前体累积现象也得到有效缓解。通过共沉淀实验证明,RrmJ与ΔrrmJ菌株中提取的50S前体结合能力显著强于缺失型或野生型菌株中纯化的成熟50S;当加入S-腺苷甲硫氨酸时,该酶与50S前体结合能力显著下降。冷冻电镜三维重构数据进一步阐明,缺失型菌株50S前体主要停滞在组装晚期两个PTC区域成熟程度不同的特定时段。综合上述结果表明,U2552位点的修饰发生在50S亚基组装晚期特定阶段,这一事件不仅会加速A环的RNA螺旋折叠,另有可能促进附近PTC区域结构成熟。     

分子遗传学简介

rRNA （核糖体RNA) rRNA与蛋白质组成核糖体,核糖体是蛋白质合成 的场所。每个核糖体由大小两个亚基组成,它们的形 状、大小和化学组成是不同的。来源于真核细胞的核 糖体是由40S小亚基与60S大亚基组成的,它自身沉 降系数为80S。来源于原核细胞的核糖体则是由30S 小亚基与50S大亚基组成的,它自身沉降系数为70So     

23S rRNA甲基转移酶RrmJ促进大肠杆菌50S亚基后期组装

核糖体是所有细胞中负责蛋白质合成的分子机器。它自身在细胞内的组装成熟过程受到严密调控,需要诸多组装因子的参与。Rrm J是原核生物中一类保守的甲基转移酶,能够甲基化修饰核糖体上肽基转移酶中心(peptidyl transferase center,PTC)内A环的U2552位点。敲除rrm J基因的大肠杆菌表现出显著的生长缺陷及50S亚基组装前体的累积,因而Rrm J在50S亚基组装中具有重要作用。本研究对细菌生长实验与核糖体图谱分析表明,回补表达Rrm J的质粒对于Δrrm J菌株生长缺陷有显著改善,50S前体累积现象也得到有效缓解。通过共沉淀实验证明,Rrm J与Δrrm J菌株中提取的50S前体结合能力显著强于缺失型或野生型菌株中纯化的成熟50S;当加入S-腺苷甲硫氨酸时,该酶与50S前体结合能力显著下降。冷冻电镜三维重构数据进一步阐明,缺失型菌株50S前体主要停滞在组装晚期两个PTC区域成熟程度不同的特定时段。综合上述结果表明,U2552位点的修饰发生在50S亚基组装晚期特定阶段,这一事件不仅会加速A环的RNA螺旋折叠,另有可能促进附近PTC区域结构成熟。     

非晶状体 -晶状体蛋白与三叶因子蛋白复合物的细胞核转运及其选择性杀伤肿瘤细胞机制的研究

非晶状体βγ晶状体蛋白与三叶因子蛋白复合物(βγ-CAT)是从大蹼铃蟾(Bombina maxima)皮肤分泌物中分离的分子量为72 kDa的天然蛋白复合物.本研究通过激光共聚焦显微镜和Westem blot分析βγ-CAT在人脐静脉内皮细胞(HUVEC)中的细胞核转运机制,以及βγ-CAT对多株肿瘤细胞(HCT116,HT29,A375,Hela,THP-1等)的细胞毒效应.结果表明:βγ-CAT的α亚基中含有典型的GTP/ATPase的保守结构模体Walker A和Walker B,体外检测到βγ-CAT具有GTP/ATP水解酶和GTP/ATP结合活性.在细胞核转运过程中,βγ-CAT的α亚基和β亚基参与形成约150kDa含有泛素化修饰信号的大分子复合物,且泛素化修饰信号和βγ-CAT的α亚基和β亚基共定位于细胞内和融合于细胞核区域的转运囊泡小体中.βγ-CAT能够选择性的杀伤肿瘤细胞,诱导肿瘤细胞脱落和发生凋亡.上述结果为进一步深入研究阡βγ-CAT的细胞核转运和调节细胞功能的分子作用机制提供思路和线索.     

高活性F1-ATP酶单分子旋转初步观察

从基因突变的F1 ATP酶 (基因突变质粒 ,α C193S ,γ S10 7C ,β亚基带有 10个组氨酸标记 (His Tag) ,转入到菌株大肠杆菌JM10 3)的菌株中筛选出一高表达菌株 .该菌株表达的F1 ATP酶经纯化后其水解活性明显高于文献值 .从单分子水平上进行观察 ,发现在水解ATP过程中 ,γ亚基上连接的荧光标记蛋白微丝 ,其旋转速度要比文献中同样条件下快约一倍     

蛋白酶体的结构与功能

蛋白酶体又称26S蛋白酶体,由催化颗粒（CP）和调节颗粒（RP）构成。CP含α亚基和β亚基各7个,且各自成环,组成圆桶样结构。其中α环位于圆桶两端,β环位于中间。RP分为三倍体ATP酶亚基（Rpt)和非ATP酶亚基（Rpn)。基高级结构分为盖部和基底部。基底部位于CP的两端,由6个Rpt和Rpn组成。盖部由其他Rpn构成,位于基底部外侧。蛋白酶体具有蛋白水解酶活性,Rpt水解ATP供能。蛋白酶体水解作用需要泛蛋白参加,位于盖部的Rpn10是其受体。部分RP还具有与蛋白质水解无关的其他作用,如参与DNA修复工作等。蛋白酶体经不同的加工可以转变为免疫蛋白酶体,橄榄球蛋白酶体和杂化蛋白酶体,各有其重要的生理功能。     

叶绿体中低分子量核糖体RNA的制备

高等植物叶绿体中的70S核糖体,是由50 S大亚基和30S小亚基所组成的。前者含有23S RNA,后者含有16S RNA,两者均属高分子量 r RNA['1。此外,50S大亚基中还含有两个低分 子量的RNA,即5S与4.5S RNA"','], 5S RNA 大约含有120个核昔酸[37,分子量约为4 X 10' 道尔顿,为真核与原核生物所共有,也为高等植 物叶绿体核糖体和细胞质核糖体所同时共有。 4.5S RNA 大约含有73-103个核昔酸, 分子 量约为3.5 X 10'道尔顿,为叶绿体核糖体所独 有［[61。因此,分离并制备低分子量RNA,是研 究叶绿体核糖体本身及其功能表达的第一步。     

嗜热革节孢GH1 BGL1进口端位点对酶活性及葡萄糖耐受性的影响

糖苷水解酶第一家族(GH1)β-葡萄糖苷酶(BGL1)有葡萄糖耐受性,进口端位点对酶活性及葡萄糖耐受性有很大影响,但具体作用机制尚不清楚。对嗜热革节孢GH1 BGL1进口端的W168、L173、F348、W349、C169、F180、D237、Y179、A260、H307、N335和E437这12个氨基酸残基进行定点突变,将突变酶与野生酶(WT)在毕赤酵母中表达,表达产物纯化后进行酶活性和葡萄糖耐受性测定。与WT相比,所有突变酶活性均有所降低,其中W168H、N335F和W349G几乎丧失活性。突变F180H、D237S、A260N和H307Y的Km低于WT,所有突变的kcat都降低。除L173Q外,其余突变都保持葡萄糖耐受性,在高浓度(400 mmol/L)葡萄糖时,Y179F和D237S酶活受到显著抑制。本研究表明,进口端位点对酶活性及葡萄糖耐受性均具有一定影响,催化活性通道的结构特异性可能是葡萄糖耐受机制。     

5S核糖体RNA的结构与功能

<正> 核糖体是细胞内蛋白质合成的场所。它是一个巨大的核糖核蛋白颗粒,由大小两个亚基构成。在真核生物中,核糖体的大亚基是60S亚基,由5S,5.8S,28S RNA和约45种蛋白质组成;在原核生物中是50S亚基,由5S,23S RNA和约34种蛋白质组成。5S rRNA作为核糖体大亚基的组份之一,已在真核生物,原核生物,古细菌,植物的线粒体和叶绿体中被发现,     

蚕豆和玉米叶绿体atpE基因表达产物的生物活性差异及次级结构分析

编码蚕豆和玉米叶绿体ATP合酶ε亚基的atpE基因分别在大肠杆菌中获得了高效表达 ,两种表达的ε亚基蛋白分别与来自蚕豆、玉米和菠菜的缺失ε亚基的CF1重组后 ,发现玉米的ε亚基蛋白在抑制CF1 ATP酶水解ATP、阻塞类囊体膜质子通道以及它促进光合磷酸化等方面均明显地强于蚕豆的ε亚基蛋白。该结果表明 :( 1)ε亚基对ATP合酶活性的调节作用与其同ATP合酶其他亚基间的亲和力大小密切相关 ;( 2 )ε亚基抑制CF1水解ATP和阻塞质子通道两个功能是呈正相关的。圆二色性 (circulardichroism)的分析结果表明 ,玉米CF1ε亚基的 4种二级结构比例为α 螺旋 2 2 .6% ,β 折叠 3 0 .6% ,β 转角 9.3 % ,无规则结构 3 7.7% ;蚕豆CF1ε亚基的 4种二级结构比例为α 螺旋 3 1.4 % ,β 折叠 2 2 .3 % ,β 转角 13 .8% ,无规则结构 3 2 .4 %     

动力蛋白激活蛋白亚单位Dynamitin具有ATP酶活性的生物化学特征

动力蛋白激活蛋白(dynactin) 是一个与胞浆内动力蛋白的功能相关的多亚基复合物.动力蛋白（dynein）为向微管负端运输的马达蛋白,其多种功能包括细胞核迁移、有丝分裂纺锤体定位以及细胞间期和有丝分裂的细胞骨架再组装.Dynamitin,是一个50 kD的动力蛋白激活蛋白亚单位, 对于稳定动力蛋白激活蛋白复合物是非常重要的.为研究这种稳定性机制,分析了dynamitin的序列,并揭示dynamitin的一些DNA序列与ATP酶的Walker A 和 Walker B 序列具有同源性.纯化的谷胱甘肽巯基转移酶标签蛋白dynamitin和无此标签的蛋白dynamitin都特异性显示了ATP酶活性.DNA序列Walker A的失活突变可废除dynamitin蛋白的ATP酶活性,而Walker B 序列无此作用.因此,突变实验进一步证实dynamitin蛋白的ATP酶活性.ATP酶活性的动力学研究结果表明Km为 125.78μmol/L和 Kcat 为7.4 min-1     

高等植物叶绿体ATP合酶ε亚基的结构与功能

ε亚基是叶绿体ATP合酶最小的一个亚基,有阻塞ATP合酶的质子通道和抑制其水解ATP活力的两种功能.用定点突变和缺失等分子生物学方法对ε亚基的结构功能进行了研究,结果表明:ε亚基42位上的苏氨酸(Thr42)对维持其结构和功能都很重要.与大肠杆菌ATP合酶相比,叶绿体ATP合酶ε亚基C端和N端的氨基酸残基缺失对其结构功能的影响更为敏感.     

在核苷酸三磷酸酶活化过程中核苷酸与Na~+之间的关系

<正> Na~++K~+-ATP酶反应序列包括依赖Na~+的磷酸化作用及依赖K~+的去磷酸化作用。具体包括五部分反应:1.Na~+和ATP与酶的高亲和结合部位任意结合;2.依赖Na~+和Mg~(++)的磷酸化反应,此步被ADP所抑制;3.从对ADP敏感的E_1～P转化成对K~+敏感的E_2-P;4.在K~+刺激下使E_2-P水解,释放无机磷;5.核苷酸促使E_2K→E_1K转换。 为探讨膜结合Na~+和K~+激活的核苷酸三磷酸酶活性及依赖Na~+的磷酸化反应的核苷酸特异性,我们选用ATP、CTP、ITP和GTP四种核苷酸做底物,观察Na~+与核苷酸的关系。     

ATP合酶的结构与催化机理

ATP合酶 (F1Fo 复合物) 是生物体内进行氧化磷酸化和光合磷酸化的关键酶.随着核磁共振、X射线晶体衍射、遗传学、化学交联等技术在ATP合酶研究中的广泛应用,ATP合酶的整体结构及其各组成亚基结构的研究都有很大的进展.其中细菌ATP合酶结构的研究更为深入.目前对质子通过Fo的转运方式提出两种模型:单通道和双半通道模型.对扭力矩的形成以及旋转催化也有了进一步的认识.Boyer提出的结合改变机理推动了ATP合酶催化机制的研究,现在主要有两点催化机制和三点催化机制.ATP合酶的催化反应受酶的构象变化和外在条件的调节.     

Hsp70核苷酸结合域突变体影响酶活的分子动力学模拟研究

分子伴侣蛋白Hsp70氮端核苷酸结合域（NBD, nucleotide-binding domain）的ATP酶活性变化对其行使分子伴侣功能具有重要作用。本文采用分子动力学模拟方法研究酵母分子伴侣Hsp70氮端NBD内残基A17,R23,G32和R167点突变对其ATP酶活性区域构象影响及功能关系。结果表明,突变体A17V,T23H,G32S的ATP结合口袋袋口的loopl（第一个转角,连接p1与p2）结构柔性增强,活性残基T11侧链明显向内移动,从而更加接近ATP的γ-磷酸基团,更容易使ATP水解。这可能蕞终导致ATP酶活性增强,从而引起分子伴侣功能的变化。     

酿酒酵母ATP合酶δ亚基融合蛋白的构建、表达及生物学功能分析

利用分子克隆手段构建了酿酒酵母ATP合酶δ亚基和流感病毒血凝素(haemagglutinin, HA)标签融合蛋白的表达质粒.该融合蛋白在酿酒酵母细胞中能够正常表达,而且能够互补编码δ亚基的ATP16基因缺失株在利用非发酵性碳源方面的表型缺陷,表明该融合蛋白具有野生型δ亚基的功能.同时,构建了在大肠杆菌细胞中表达该δ亚基的ScAtp16p-His6融合蛋白,并用纯化的融合蛋白在家兔中制备了其多抗血清.结果表明此多抗可以很好地与ScAtp16p-His6和HA-ScAtp16p两种融合蛋白特异性结合.这些研究材料的获得为深入研究ATP合酶的解偶联机制和磷酸化调控机理奠定了基础.     

肌球蛋白轻链激酶非激酶活性调节磷酸化肌球蛋白ATP酶活性及肌丝运动

肌球蛋白轻链激酶(myosin light chain kinase,MLCK)具有激酶和非激酶活性,在平滑肌收缩过程中起着关键酶调控的作用.为进一步阐明MLCK非激酶活性在平滑肌收缩过程中的调节作用,利用已删除部分激酶区域的MLCK重组体(pGEXF6.5)在大肠杆菌中进行表达,采用亲和层析技术纯化表达的MLCK片段,应用EnzChek磷分析试剂盒检测MLCK片段对磷酸化肌球蛋白、水解重酶解肌球蛋白(heavymeromyosin,HMM)及肌球蛋白亚片段1(subfragmentl,S1)ATP酶活性的影响,体外检测MLCK片段对肌动蛋白肌丝运动的调节.研究结果显示,pGEX-F6.5重组表达载体在大肠杆菌中以可溶性GST融合蛋白的形式表达.该融合蛋白经Glutathione-Sepharose4B纯化、SDS-PAGE鉴定得到较纯的单一表达条带.纯化的MLCK片段对磷酸化肌球蛋白、HMM和S1的ATP酶活性均有明显激活作用.MLCK片段激活磷酸化肌球蛋白ATP酶活性为:Vmax=(19.426±1.669)倍;Km=(0.486±0.106)μmol/L,MLCK片段对磷酸化HMM和S1的ATP酶活性也有相似的刺激作用.体外肌丝运动研究表明,随着MLCK片段浓度的增加,磷酸化肌球蛋白与肌动蛋白结合的数量不断增加,肌丝运动的速度也随之增加.上述结果表明,MLCK的C端非激酶活性具有调节磷酸化的肌球蛋白ATP酶活性及肌丝运动的作用.     

植物中的核糖体失活蛋白及其抗病毒机制

植物中的核糖体失活蛋白是一类分布于植物体内的毒蛋白,其作用于真核细胞大亚基28S导致核糖体失活,抑制蛋白质的生物合成,从而对细胞产生毒害作用.文章简述了植物核糖体失活蛋白的酶活性和抗病毒的可能分子机制.