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摘要线性泛素链组装复合物LUBAC是目前发现的唯一可以催化产生线性泛素链的E3连接酶复合体，其由催化亚基HOIP和两个调节亚基HOIL-1L和SHARPIN组成。LUBAC在众多的细胞通路中发挥着关键作用，同时其功能异常在小鼠模型和人身上都会引起免疫系统紊乱，并导致多种人类疾病。HOIL-1L属于RBR类型的E3泛素连接酶，近期的研究表明HOIL-1L的E3酶活性可以抑制HOIP介导的线性泛素链的合成过程，但是相关的具体分子机制仍然未知。同时，HOIL-1L催化区域的三维结构一直未被解析，目前HOIL-1L的催化机制和相关的调控机理还未明。因此，对于HOIL-1L催化区域的结构和作用机制研究具有重要的科学意义。与此同时，Integrin是体内重要的细胞粘附性受体蛋白，在细胞与细胞外基质的粘附过程以及细胞间的信号传导过程中发挥关键作用。然而，过度的Integrin激活往往与癌症等疾病密切相关，因此对Integrin的抑制调控研究具有较重要的科学价值。SHARPIN和SHANK3是Integrin的两个关键抑制因子。其中，SHANK3可通过结合Ras家族小G蛋白抑制Integrin的活性，同时SHANK3的SPN结构域中自闭症相关突变与该过程联系密切，然而相关的具体分子机制并不清楚。<br>　　本文第2章和第3章借助生物化学、核磁共振及X射线晶体衍射等技术对HOIL-1L的催化区域的结构、催化机制和相关的调控机理进行了深入的研究。我们解析了HOIL-1L催化区域(IBR-RING2)的晶体结构，发现HOIL-1L的最C端区域存在一个全新的锌指结构单元，其与RING2结构域一起形成催化中心区域。我们进一步确定了HOIL-IL的关键催化三联组，并证实HOIL-1L可以介导不同底物的单泛素化修饰。此外，我们还发现HOIL-1L可以通过两个功能区域（NZF结构域和RING1-IBR区域）识别线性泛素链，并解析了HOIL-1L结合线性泛素四聚体的复合物晶体结构，详细阐明了HOIL-1L结合线性泛素四聚体的分子机制。我们进一步的生化研究表明，线性泛素链的结合可以增强HOIL-1L的催化能力，并且两个线性泛素链结合区域都参与了HOIL-1L催化的泛素化修饰过程。<br>　　本文第4章主要对SHANK3抑制Integrin活化的分子机制进行了探讨。我们通过X射线晶体衍射等技术，解析了SHANK3的SPN结构域与两个Rap1b突变体（激活状态的模拟突变体G12V/Q63E和Ras的模拟突变体E30D/K31E）的复合物晶体结构，并详细阐明了SHANK3的SPN结构域识别Ras家族小G蛋白进而抑制Integrin活化的分子机制。我们的研究表明，SHANK3通过其SPN结构域与RIAM蛋白竞争结合Ras家族小G蛋白从而影响RIAM和Talin在细胞膜上的正常招募，最终抑制Integrin的活化。此外，我们的生化和结构研究表明SHANK3的SPN结构域中与自闭症相关的突变R12C和L68P会显著影响SPN识别Ras家族小G蛋白这一过程，进而可能导致自闭症的发生。<br>　　总之，本文的研究工作从结构角度，详细阐明了HOIL-1L催化过程以及识别线性泛素链的分子机制和相关的功能。该部分研究加深了人们对HOIL-1L的催化机制、调控机理和功能的理解，并为后续HOIL-1L的生理和病理研究提供了重要的结构基础。与此同时，本文也从结构角度详细阐明了SHANK3的SPN结构域抑制Integrin活化的分子机制以及该结构域中自闭症相关突变的致病机制。相关的研究加深了人们对Integrin调控机制的理解，并为进一步研究不同的Integrin抑制因子之间的联系以及SHANK3的基因变异引起的相关神经疾病的致病机制奠定了基础。