PDZ支架蛋白 PDZK1通过PDZ1与PDZ3结构域与磷脂酶Cβ2羧基末端PDZ结合模块相互作用

磷脂酶C β (PLCβ)在G蛋白偶联受体 (GPCR)介导的细胞信号转导中发挥重要作用. 通过水解磷脂酰肌醇4,5二磷酸 (PIP2),磷脂酶C β可以产生3种重要的第二信使分子：二乙酰甘油 (DAG)、三磷酸肌醇 (IP3)和质子. 在果蝇中,磷脂酶C β通过它的羧基末端盘状同源区域结合模块 (PBM)与盘状同源区域 (PDZ)支架蛋白-失活无后电位D蛋白 (INAD)相互作用,从而调节果蝇的光信号传导 . 在哺乳动物中,磷脂酶C β家族有4个亚型,每1个亚型的羧基末端都有1个典型的盘状同源区域结合模块. 这一结构特点提示我们,磷脂酶C β可能通过其羧基末端的盘状同源区域结合模块与盘状同源区域支架蛋白相互作用,进而调节它们自身的细胞定位和功能. 然而,目前仍对哺乳动物磷脂酶C β家族的盘状同源区域结合蛋白知之甚少. 本文运用分析型凝胶过滤和等温滴定量热技术,系统地研究了不同磷脂酶Cβ亚型的羧基末端盘状同源区域结合模块与不同盘状同源区域蛋白质的结合. 结果表明,磷脂酶Cβ2的羧基末端盘状同源区域结合模块,可以特异地与含有4个盘状同源区域的支架蛋白-盘状同源区域蛋白1 (PDZK1）以2∶1的方式相互结合. 进一步的测定显示,磷脂酶C β2羧基末端盘状同源区域结合模块在盘状同源区域蛋白1上的结合位点为第1和第3个盘状同源区域,而它们与磷脂酶Cβ2的解离常数分别为11.8±3.4 μmol/L 和33.3±8.7 μmol/L.     

利用随机多肽文库研究ZO-1中PDZ3结构域的配体结合特点

建立一种研究PDZ结构域配体结合特点的简单方法 .利用酵母双杂交技术从随机多肽文库中寻找所有可能与ZO 1中PDZ3结构域结合的C末端序列 ,从现有蛋白质数据库中检索所有具有该C末端蛋白 .利用液体培养物 β 半乳糖苷酶检测实验 ,比较文库中筛选的C末端序列和已知的PDZ3结构域结合配体———JAM的C末端 (SFLV)与PDZ3结构域结合的强弱 .共筛选到 3个阳性克隆 ,其C末端序列分别为 LGWV、 LVWV和 DEWV .前 2者属于第二类PDZ结构域 ,后者属于第三类 .蛋白质数据库检索结果表明 ,有多个蛋白质具有 LGWV、 LVWV末端 ,没有检索到任何具有 DEWV末端的蛋白质 .结合强度实验结果表明 ,它们与PDZ3结构域结合强度依次为 DEWV > LGWV > LVWV > SFLV ,说明筛选的 3个C末端除了反映ZO 1中PDZ3结构域可能的潜在结合配体外 ,也有可能成为JAM蛋白阻断性试剂甚至药物的重要组成部分之一 .利用随机多肽文库 ,可以尽可能寻找所有可能与PDZ结构域结合的C末端序列 ,大大提高了基因文库筛选的效率     

大鼠MUPP1蛋白PDZ8结构域的生化及晶体结构特性（英文）

多重PDZ结构域蛋白1型(MUPP1)是一种存在于上皮细胞和神经细胞内含有13个PDZ结构域的重要支架蛋白.在上皮细胞中,MUPP1蛋白在紧密连接结构的形成和上皮细胞的极化过程中发挥重要作用.而在中枢神经系统中,MUPP1基因的1个提前终止突变导致了其最后12个PDZ结构域的缺失,以及严重的先天性脑积水.此外,MUPP1蛋白的表达水平与酒精依赖性和药物戒断的严重性也具有显著的相关性.因此,对MUPP1蛋白所含的PDZ结构域进行纯化和性质鉴定,将有助于深入研究MUPP1蛋白的功能和分子机制.在本文研究中,利用亲和纯化和分子筛技术,对大鼠来源的MUPP1蛋白的第8个PDZ结构域进行了表达和纯化.多角度激光光散射的数据表明:MUPP1-PDZ8结构域在溶液中为单体,分子量为16.4 k D.圆二色谱结果表明,MUPP1-PDZ8结构域具有较好的二级结构折叠,测得其熔解温度为71.6摄氏度,暗示该PDZ结构域在溶液中非常稳定.最后,MUPP1-PDZ8结构域的晶体结构显示,该结构域属于I型PDZ结构域,包含3个α螺旋和6个β折叠.其中GLGL模块、β折叠B上的1 351位亮氨酸,以及α螺旋B上的1 405位异亮氨酸/1 398位组氨酸形成的PDZ结合口袋,可以特异性地与其目标蛋白质的羧基末端相结合.综上所述,本文的研究提供了MUPP1-PDZ8结构域的生化特性,以及该结构域与其目标蛋白质相互作用的分子机制,这将为MUPP1蛋白的功能研究提供生物化学与结构生物学的理论基础.     

大鼠MUPP1蛋白PDZ8结构域的生化及晶体结构特性

多重PDZ结构域蛋白1型（MUPP1）是一种存在于上皮细胞和神经细胞内含有13个PDZ结构域的重要支架蛋白.在上皮细胞中,MUPP1蛋白在紧密连接结构的形成和上皮细胞的极化过程中发挥重要作用.而在中枢神经系统中,MUPP1基因的1个提前终止突变导致了其最后12个PDZ结构域的缺失,以及严重的先天性脑积水.此外,MUPP1蛋白的表达水平与酒精依赖性和药物戒断的严重性也具有显著的相关性.因此,对MUPP1蛋白所含的PDZ结构域进行纯化和性质鉴定,将有助于深入研究MUPP1蛋白的功能和分子机制.在本文研究中,利用亲和纯化和分子筛技术,对大鼠来源的MUPP1蛋白的第8个PDZ结构域进行了表达和纯化.多角度激光光散射的数据表明: MUPP1-PDZ8结构域在溶液中为单体,分子量为16.4 kD.圆二色谱结果表明,MUPP1-PDZ8结构域具有较好的二级结构折叠,测得其熔解温度为71.6摄氏度,暗示该PDZ结构域在溶液中非常稳定.最后,MUPP1-PDZ8结构域的晶体结构显示,该结构域属于I 型PDZ 结构域,包含3个α螺旋和6个β折叠.其中GLGL模块、β折叠B上的1 351位亮氨酸,以及α螺旋B上的1 405位异亮氨酸/1 398位组氨酸形成的PDZ结合口袋,可以特异性地与其目标蛋白质的羧基末端相结合.综上所述,本文的研究提供了MUPP1-PDZ8结构域的生化特性,以及该结构域与其目标蛋白质相互作用的分子机制,这将为MUPP1蛋白的功能研究提供生物化学与结构生物学的理论基础.     

果蝇钙调蛋白和肌球蛋白NINAC相互作用分析

果蝇的视觉信号转导途径是已知的最快的G 蛋白偶联信号通路。这其中涉及到TRP/TRPL通道的开放以及钙离子的内流等一系列反应的形成。NINAC（neither inactivation nor afterpotential C）是一种特异性存在于果蝇感光细胞中的第3类肌球蛋白（Myosin III）,其在终止果蝇的视觉信号转导通路中起着非常重要的作用。NINAC蛋白具有两种亚型：一种是132 kD的蛋白亚型 (p132),另一种则是174 kD的蛋白亚型(p174)。这两种不同的蛋白亚型都具有相同的激酶催化结构域(kinase domain),以及与肌球蛋白相似的马达结构域(motor domain)。但是,它们在C末端却存在着非常大的差异,这其中包括了钙调蛋白结合基序(IQ motif)。NINAC的这两种蛋白亚型在果蝇的感光细胞中的定位以及作用有很大不同,尤其是在与钙调蛋白的相互作用方面。钙调蛋白结合基序与钙调蛋白（CaM）之间的相互作用对于果蝇的视觉信号通路具有重要的意义：NINAC结合钙调蛋白能力的缺失将导致果蝇的视觉传导缺陷。本文通过蛋白共表达的方法,成功表达并纯化得到了不同版本的NINAC与钙调蛋白的蛋白复合物。静态光散射的结果表明,在Ca2+存在情况下,p174蛋白可以结合2个Ca2+-CaM,而p132只结合1个Ca2+-CaM。通过分析型凝胶过滤以及等温量热滴定技术,进一步鉴定了p174及p132的IQ2（第2个钙调蛋白结合基序）序列与Ca2+ CaM的相互作用。通过序列分析及进一步的突变实验发现,p174 IQ2中的3个疏水氨基酸（F1083,F1086 和 L1092）对于钙调蛋白的结合非常重要,并导致了p174与p132蛋白和Ca2+ CaM结合能力的差异。本文的研究提供了NINAC与Ca2+-CaM相互作用的生化机制,将为进一步在果蝇视觉信号通路中深入研究CaM是如何调节NINAC的体内功能实验打下基础。     

桑树磷脂酶MaPLA1-2D亚型4个基因的克隆与胁迫应答分析

磷脂酶(phospholipase)是一类在植物生长发育和胁迫应答中起重要调控作用的磷脂水解酶,也是一类重要的信号转导酶。而磷脂酶A1(PLA1)在植物应答生物胁迫和非生物胁迫中的功能研究鲜见报道。研究从桑树(Morus alba L.)中克隆了磷脂酶PLA1的1个亚型MaPLA1-2D基因,对其进行了序列分析、组织表达、胁迫诱导表达和蛋白亚细胞定位分析。结果表明,桑树PLA1-2D亚型基因包括4个成员,命名为MaPLA1-2D.1~MaPLA1-2D.4。4个基因在桑树根和叶中高水平表达,蛋白亚细胞定位在叶绿体。序列和进化分析表明MaPLA1-2D基因4个成员与拟南芥AtDAD1基因的保守结构域序列具有较高相似度且进化关系紧密。MaPLA1-2D基因4个成员的启动子含有多种胁迫应答顺式元件和激素响应元件;胁迫诱导表达模式分析表明MaPLA1-2D基因表达受干旱和脱落酸处理显著诱导。以上结果说明,MaPLA1-2D基因与拟南芥DAD同源,可能在桑树非生物胁迫应答中发挥重要功能。     

PICK1中N端酸性区域对其PDZ结构域脂质结合能力的调节

蛋白激酶Cα相互作用蛋白1(protein interacting with Cα kinase 1, PICK1)是衔接膜上受体和蛋白激酶Cα的重要蛋白.利用荧光光谱结合定点突变技术 、蛋白与脂质覆盖法等方法,分析了PICK1蛋白N末端区域几个酸性氨基酸残基对PDZ 结构域与膜脂结合的影响,以及钙离子结合N末端酸性区域对PDZ脂结合能力的调节. 结果显示, 带有上游酸性区域的PDZ结构域（NPDZ）的脂质结合能力仅相当PDZ结构 域的15%,相比单独的PDZ结构域与脂质的解离常数Kd(PDZ)为1.58×103 μg·L-1, NPDZ与脂质解离常数Kd(NPDZ)为3.3×104μg·L-1,其中在N末端酸性残基中D8与 D12两个天冬氨酸是影响脂质结合能力减弱的关键残基,若将二者分别突变为丙氨酸 后,NPDZ与脂质的解离常数分别为：Kd (D8/A)=4.42×103μg·L-1;Kd (D12/A) =1.73×103μg·L-1接近于PDZ结构域与脂质结合能力;钙离子会增强NPDZ脂结合能力,当钙离子浓度达到30 μmol/L时,NPDZ的脂结合能力提高2.3倍,但只相当于PDZ的50% 的结合能力.     

果蝇Mad蛋白MH2结构域的晶体结构

Decapentaplegic（Dpp）属于转化生长因子β（Transforming growth factor β,TGF-β）超家族,在果蝇（Drosophila）发育过程中起着调节细胞增殖、分化和胚胎模式化等重要作用.Smad蛋白家族的成员能够特异性地介导TGF-β信号在细胞内的传递.Mother Against Dpp（Mad）是第一个发现的Smad蛋白,本研究解析了其MH2（mad homology2）结构域（Mad-MH2）的晶体结构,分辨率为2.80,该结构和已知的哺乳动物Smad蛋白的MH2结构具有较高的相似性.未磷酸化的Mad-MH2在结晶过程中形成了同源三聚体,而且在溶液中表现出浓度依赖的寡聚趋势.结构分析显示,Mad-MH2同源三聚体的形成主要由C末端的SSVS序列介导;进一步体外生化实验表明,最后两个Ser残基的磷酸化可以大大增强Mad-MH2的聚合能力.有意思的是,一个不对称单位中的同源三聚体中,只有两个Mad-MH2分子的C末端具有稳定的空间构象;通过和R-Smad/Smad4异源三聚体结构的比较,本研究认为Mad-MH2同源三聚体中带有柔性SSVS末端序列的分子比较容易被Co-Smad替代,进而形成具有生理功能的异源三聚体.     

二化螟β1微管蛋白基因cDNA序列的克隆与序列分析

微管是真核生物体内分布最为广泛的一类蛋白,是由a-和β-两种不同的微管蛋白组成的异源二聚体.微管参与许多细胞功能,如细胞形态发生、细胞生长和分裂等.以二化螟3龄幼虫为材料提取总RNA,利用RT-PCR和cDNA末端快速扩增技术(RACE),扩增得到该虫的β微管蛋白基因的cDNA序列一条.cDNA序列含1 862个碱基,开放读码框1 344个碱基,编码氨基酸447个,分子量约为50.2kD,等电点4.82.氨基酸序列中1～4个氨基酸MREI为β微管蛋白转录后调控信号,是微管蛋白特异片段;氨基酸序列的140～146GGGTGSG位存在一个微管蛋白标志信号片段.序列比对表明,克隆的β微管蛋白基因与其他昆虫的β微管蛋白基因在核苷酸和氨基酸水平上都是高度同源的,与家蚕Bombyx moriβ1微管蛋白的氨基酸序列同源性达到99.1%,与烟草天蛾β1微管蛋白的氨基酸序列同源性达到98.7%,与果蝇Drosophila melanogasterβ1微管蛋白的氨基酸序列同源性达到96.9%.该基因cDNA序列已经登录Genbank并获得登录号为EU429675.     

哺乳动物BMP4蛋白功能位点的进化踪迹分析

哺乳动物骨形态发生蛋白(BMPs)具有促进动物软骨形成,调节细胞增殖、分化及迁移的多种功能。此外,该蛋白在动物个体发育及人(Homo sapiens)肿瘤的发生、发展过程中也扮演着重要角色。本文以人源骨形态发生蛋白4(BMP4)为种子序列,利用多种生物信息学工具进行哺乳动物BMP4蛋白的序列查找及其同源蛋白的搜索,共得到具有完整结构域的同源蛋白序列72条,并以此为基础对哺乳动物BMP4的进化踪迹位点及相关的功能位点进行比较研究。结果表明,BMP4蛋白家族的TGFβ-propeptide结构域具22个全家族保守残基,而TGF-β结构域仅具84个亚家族特异性残基。人BMP4蛋白TGF-β结构域的配基结合位点主要分布于结合口袋的边缘区域。本研究可为BMP4蛋白重要功能区残基的确定及未知功能位点的预测提供信息。     

酵母双杂交筛选与果蝇C(2)M相互作用的蛋白

同源染色体联会时形成的联会复合体(Synaptonemal complex, SC)是由减数分裂前期Ⅰ多种蛋白质聚集而成的超级复合结构。生殖细胞特异性的核蛋白C(2)M(Crossover suppressor on 2 of Manheim)在染色体上高度聚集可以诱导SC的形成。本文采用酵母双杂交方法,利用C(2)M的诱饵表达载体筛选果蝇cDNA文库,共发现40个可能与C(2)M相互作用的蛋白,包括多种DNA及组蛋白结合蛋白、ATPase、转录调节因子。从筛选的结果中,选取wech和Psf1基因构建了转基因果蝇,并在生殖细胞中进行了基因沉默,结果显示联会复合体的消失受到延迟。上述结果表明Wech和Psf1蛋白可能与C(2)M形成复合物,共同参与联会复合体的形成或其稳定性的维持。     

δ阿片肽受体分子药理学

目前已成功地克隆出δ、μ、κ阿片受体 ,均属Ｇ蛋白偶联受体 ,有 6 5 %同源序列 ,仅 35 %序列决定其特异性。阿片受体最大的同源区是跨膜区 (ｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅ ,ＴＭ)和细胞内环 ,变化最大的区域在细胞外环及其氨基、羧基末端。近年来应用反义核酸技术、基因剔除、构建嵌合受体、基因定位突变、截短或缺失氨基酸突变等方法对阿片受体的结构和功能的研究取得了新进展。1 .内源性与克隆δ阿片受体δ阿片受体广泛分布于脑内 ,但在不同的脑区其分布密度不同。体内药理学实验证明 ,δ阿片受体有两种亚型δ1和δ2 [1] ,但是其亚型没被…     

抑癌蛋白PTEN及PDZ蛋白对其的调节

pten基因是迄今为止发现的第1个具有双特异性磷酸酶活性的抑癌基因,该基因的编码产物PTEN蛋白,是具有蛋白与脂质磷酸酯酶活性的双特异性磷酸酯酶,作为1种重要的信号分子参与细胞增殖、分化、黏附、迁移、凋亡以及基因转录的调控. 最近,关于PTEN在信号转导中的作用以及细胞内PTEN的调节机制研究较多,尤其是PDZ蛋白对PTEN的调节作用. PTEN蛋白包括1个氨基端（N端）磷酸酯酶区域,1个与脂质结合的C2区域和1个含有PDZ结合序列的羧基端（C端）区域. PDZ结构域通过识别目标蛋白羧基端PDZ结合序列与目标蛋白相互作用,调控多种重要的细胞生理过程和信号传导途径.本文就抑癌基因pten编码产物PTEN蛋白的结构、PTEN的生物学功能和PDZ蛋白对PTEN调节的研究进展进行综述.     

β-肾上腺素受体与视紫红质在结构上相似

Richard Dixon 等在1986年5月报告,他们已将哺乳动物β-肾上腺素受体(β-adrenegic receptors,βAR)的基因按顺序排列成功,并确信不是假基因。通过仓鼠肺βAR 基因序列的分析,得出二个结论:一是βAR 和光敏色素视紫红质(rhodopsin)在结构上有相似性;二是仑鼠βAR 基因密码子序列中未发现有非密码片段(内含子introns)插入。药理学家把AR 分为α_1、α_2、β_1和β_2几个亚型,并已认识到AR 与儿茶酚胺接触后所发生的几种反应,例如受体的敏感性降低和受体总数减少。生化学家阐明了儿茶酚胺与受体结合后最初的几步反应:儿茶酚胺与βAR 结合引起受体与G(或N)蛋白发生偶联,并进一步引起GTP 与G 蛋白的α亚单位结合。这     

同源异形盒基因和肿瘤

最近,美国哈佛药学院的Ｆｏｒｄ发现同源异形盒(ｈｏｍｅｏｂｏｘ)基因在细胞周期、发育以及癌症发展中起着重要的链接作用[1]同源异形盒基因是与细胞正常分化、发育相关的转录因子,最初作为果蝇同源异形突变中的重要座位而得名。此后,陆续有170多个同源异形盒基因在各类物种中被发现。同源异形盒基因的共同点是具有183个核苷酸长度的同源区,编码61个氨基酸。同源异形盒基因同源区表达蛋白通过其ＤＮＡ结合活性及其下游基因转录活性发挥作用。Ｌａｗｒｅｎｃｅ等[2]推测哺乳动物同源异形盒表达蛋白的作用目标为编码细胞外层蛋白质的基因,粘…     

磷脂酶A2亚型及其与男性生殖相关性研究

磷脂酶A2(phospholipase A2,PLA2)是参与细胞代谢活动、信号转导等过程的重要酶类之一,广泛分布于哺乳动物机体内。随着对磷脂酶A2研究的深入,目前已有30余种磷脂酶A2亚型被逐一鉴定,磷脂酶A2亚型与男性生殖相关性研究也有了新的发现。该文通过对磷脂酶A2的最新亚型分类及其特征、磷脂酶A2在男性生殖系统中的分布、磷脂酶A2参与精子顶体反应及其信号转导通路以及与男性生殖相关的磷脂酶A2亚型等内容进行分析,研究磷脂酶A2在男性生殖系统中发挥的作用及其机制,为男性不育的诊断和治疗提供理论依据和思路策略。     

一个新的鼠STE20家族激酶的克隆和鉴定

从鼠肝cDNA文库克隆了一个新的STE20类蛋白激酶,Mess1.其cDNA长1.7 kb,编码了一个497个氨基酸残基的多肽,与人MST2具有95%的氨基酸相同.Mess1蛋白氨基末端激酶催化区的序列与STE20同源,其羧基末端包含了一簇丝氨酸/苏氨酸和谷氨酸丰富的序列,被认为具有介导与SH2功能区结合的作用.MESS1可能通过与含有SH2功能区的蛋白质相互作用参与细胞内信号转导.     

血浆糖蛋白β2-GPI分子结构域与ox-LDL结合机制

通过酵母重组P.rβ_2-GPI-DV(β2糖蛋白I第5结构域)蛋白的荧光、圆二色谱及分子对接模拟,分析血浆糖蛋白β2-GPI-DV分子结构域与ox-LDL的结合机制。SDS-PAGE、Western blotting验证重组蛋白P.rβ_2-GPI-DV表达正确性及纯度;荧光、圆二色光谱、分子对接模拟解析重组蛋白与oxLDL、oxLDL配体oxLig-1可能存在的结合机制和位点。SDS-PAGE、Western blotting显示,在12 kDa大小处有目的蛋白存在且与特异性抗体结合;荧光、圆二色谱的发色基团、二级结构的变化趋势及分子对接模拟结果揭示,P.rβ_2-GPI-DV的Cys281-Lys-Asn-Lys-Glu-Lys-Lys287和Leu313-Ala-Phe-Trp316区域组成的活性口袋与oxLig-1的ω-COOH羧基是实现二者结合的关键。以上结果表明,β2-GPI通过其第5结构域(DV)的赖氨酸阳性区域与ox-LDL的ω-COOH基团识别结合,为血清中β2-GPI特异性结合ox-LDL的机制研究提供理论依据。     

PDZ结构域的结构特点及其识别特异性配体的机制

PDZ结构域作为介导蛋白质之间相互作用的重要结构域之一,参与到细胞内运输、离子通道、以及各种信号传导通路等多种生物学过程.PDZ结构域是由80~100个氨基酸组成的小的球状结构域,对某些多PDZ结构域蛋白来说,需要一前一后形成串联体才能正确折叠.另外,PDZ结构域相互之间也可以形成同源或异源二聚体.这些PDZ结构域的突出特点是能特异性地识别配体靶蛋白C末端短的氨基酸序列,但有些也能识别靶蛋白的内部β发夹结构.而一些支架蛋白的PDZ结构域与细胞膜上脂类的相互作用则增加了其与膜的亲和性.本文简要概括了PDZ结构域的结构特点及其对配体的各种特异性识别的机制,从而为研究各种PDZ蛋白的功能提供了结构基础.     

富含半胱氨酸的分泌蛋白（CRISPs）在哺乳动物授精过程中的作用

雌雄配子间的结合与融合是哺乳动物授精成功的关键步骤,哺乳动物富含半胱氨酸的分泌蛋白CRISPs家族是一个进化上高度保守的蛋白家族,参与了精卵结合与融合过程,并在其中扮演了多种角色。目前从雄性小鼠生殖道中分离出4个CRISPs家族成员：附睾的CRISP1、睾丸的CRISP2、分布广泛的CRISP3以及与人CRISP1同源的CRISP4,对CRISPs家族蛋白成员的晶体结构分析揭示出CRISP蛋白含有两个功能域,一个是位于N末端的结构保守的CAP结构域,另一个是位于C末端的CRISP蛋白家族特有的CRISP功能域。CAP功能域中含有CAP基序,CRISP功能域由一个短的铰链区和一个离子通道调节区组成,并通过铰链区与CAP结构域相连接。简要回顾了各种CRISP蛋白的发现和特性鉴别过程,希望能从CRISPs的角度对哺乳动物精卵识别、结合与融合的分子机制有更好的了解。