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摘要Cyclophilin(Cyp)家族是一类重要的表面抗原蛋白，也是一种肽酰脯氨酰顺反异构酶，在细胞内起重要作用，但在生物体内的功能仍然是个谜。CypA是Cyp家族中研究最广泛的蛋白，前人的研究表明CypA具有核酸酶活性，并在细胞凋亡过程中降解染色体DNA，从前人和我们的合作方对CypA所做的生化研究来看，CypA应该是一种单链核酸酶。 我们发现人CypA的一个突变体K131A的核酸酶活性增高了至少一个数量级。我们生长出了该突变体的晶体，并测定了它的1.9埃分辨率的结构。在结构解析过程中，我们发现了一块镁离子的电子密度。参考其它结构已知的核酸酶的催化活性位点的结构特点，我们分析了CypA镁离子结合位点周围的氨基酸残基组成及空间分布，发现CypA的催化活性位点与Serratiamarcescensnuclease，EndoG等核酸酶的催化活性位点有相似性，但也有不同之处，主要表现在：镁离子是通过静电相互作用而不是配位键与蛋白质结合。我们认为这也解释了为什麽CypA的核酸酶活性比普通核酸酶低大约两个数量级。在CypA的核酸酶催化活性部位中，两个酸性氨基酸残基Asp85和Glu86与镁离子相互作用，致使镁离子结合于活性位点。随后对Asp85和Glu86的定点突变实验表明突变其中任何一个残基对CypA的核酸酶活性都能产生重要影响。我们推测CypA水解核酸的机理有两种可能性，由于靠近镁离子(2.64A)使得Thr32OG1的电负性增强，可能活化附近的水分子，被活化的水分子作为亲核基团可能参与核酸磷酸二酯键的水解；或者是由电负性增强的Thr32OG1作为亲核基团直接参与亲核攻击。 我们对人Cyp家族的另一个成员CypJ也进行了结构研究，生长出了高质量的晶体并且收集了2.0埃分辨率的衍射数据。在此基础上利用最近发表的2.6埃分辨率结构为模型测定了高分辨率的结构。CypJ与CypA的结构比较显示了CypJ与我们探测的CypA核酸酶活性部位有相似性，其重要的活性残基无论是在序列上还是在结构上都高度保守，这说明了CypJ与CypA具有相似的核酸酶活性机理。 CypJ与CypA在某些方面又有些不同之处。CypJ上相对于CypA的Lys131的位置是Lys120，而对Lys120的突变不仅没有使CypJ的核酸酶活性升高，反而降低了其核酸酶活性。通过CypJ与CypA的结构和序列比较，并参考某些核酸酶与核酸相互作用的机理，我们认为导致这个不同的原因是由于个别氨基酸残基的变化导致了蛋白质与核酸的作用位点发生了变化。在CypA中负责结合核酸的残基可能是与Lys131附近的Lys133和Val132和与其距离为20A左右的氨基酸Lys31、Lys28、Val29和Pro30，Lys131的侧链在空间上可能阻碍了核酸与核酸结合位点的接近，因此突变掉Lys131会使CypA核酸酶活性升高；而在CypJ中由于某些残基发生了变化，Lys120可能直接参与核酸的结合，从而导致突变掉Lys120会使CypJ的核酸酶活性下降。