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摘要HD结构域超家族是一类含有一系列由组氨酸残基(H)和天冬氨酸残基(D)组成的基序并且能够结合金属离子的蛋白组份，其主要功能是参与细胞代谢过程中的催化反应。研究表明，肺炎链球菌SP1746是一种包含HD结构域的未知功能蛋白，与多种蛋白存在相互作用，推测其可能参与细胞内未知信号通路。<br>　　通过基因克隆和表达纯化，本文获得了SP1746重组蛋白，其由216个氨基酸残基组成，分子量为25.01kDa。经过晶体筛选和X射线衍射后，本文获得了分辨率为1.6?的SP1746-ACT晶体结构，并且采用浸泡法获得了SP1746-ADP、SP1746-UDP、SP1746-GDP、SP1746-AMP、SP1746-UMP和SP1746-dTMP六种复合物结构，以及apo-SP1746结构。晶体结构分析表明，SP1746晶体的一个晶胞不对称单位仅包含一个分子，整体结构呈现出球形，由α螺旋构成。全波长扫描和原子吸收实验表明SP1746晶体结构中含有铁离子。进一步地，根据酶活实验结果和特殊蛋白溶液颜色，可以推测铁离子为+3价。在apo-SP1746晶体结构中，两个铁离子与HD结构域保守基序“H…HD…H…H…D”紧密配位，并与周围分子形成正八面体的构象。复合物晶体结构表明，多种碱基(A、U、G、T)均可以与SP1746相结合，磷酸基团均以相同的模式通过双Fe3+离子固定在催化活性中心，这可能是SP1746能够水解多种核苷酸的原因。基于序列比对和结构比对，推测SP1746可能是一种磷酸酶，属于对称Ap4A水解酶YqeK家族一员，也属于HD结构域超家族一员。<br>　　SP1746酶活实验结果表明，其不仅对二核苷多磷酸ApnA有水解作用，还对(脱氧)核苷三磷酸(d)NTP和核苷二磷酸NDP也有水解作用，这说明它是一种多功能水解酶。SP1746对ApnA和NTP的酶促反应动力学参数测定结果表明，它对Ap4A水解作用最强，其kcat/Km值为3.21μmol-1·L·s-1，因此它被称为Ap4A水解酶。金属离子选择性实验结果表明，多种金属离子对SP1746的磷酸酶活性有促进作用，依次是:Cu2+＞Ni2+＞Co2+＞Fe3+＞Mg2+＞Zn2+,而Fe2+、Ca2+对酶活性有一定的抑制作用。最后突变体酶活实验表明，除参与结合核苷酸和双Fe3+离子的氨基酸残基以外，催化活性中心周围的多个氨基酸残基，比如:Arg26、Lys62、Arg141等，对酶活性的发挥也具有重要意义。一旦关键残基发生突变,酶活性将会几乎完全丧失，说明整个催化活性中心的完整性对酶活性发挥起着至关重要的作用。<br>　　综上所述，本文首次解析了肺炎链球菌中的功能未知蛋白SP1746,并且鉴定其是一种Fe3+离子依赖性磷酸酶;本文首次发现了其不仅具有ApnA水解活性，还对(d)NTP和NDP具有磷酸酶活性;基于本文研究及前人研究，我们提出了其可能的催化机制。SP1746对多种核苷酸均具有水解作用，在核苷酸代谢和信号传导等细胞代谢活动中发挥重要作用，将来很可能成为一个重要的抑制肺炎链球菌药物的靶点，为人类攻克由肺炎链球菌引起的相关疾病奠定基础。<br>　　萜类化合物是一类广泛存在于生物体内的天然化合物，在生物的正常生命活动中发挥着重要作用，法尼基焦磷酸合酶（FPPS）是合成萜类化合物途径中的关键酶之一。在酿酒酵母发酵生产萜类化合物过程中，酿酒酵母的FPPS——ERG20经常作为靶标提高产物产量，但到目前其空间结构依然未被解析。<br>　　通过基因克隆和表达纯化，本文获得了ERG20重组蛋白，其由383个氨基酸残基组成，分子量为44.16kDa。经过晶体筛选和X射线衍射后，本文获得了2.0?分辨率的ERG20晶体结构。晶体结构表明，ERG20晶体一个晶胞不对称单位包含两个分子，二级结构单元均由α螺旋组成，共分为三个螺旋层，具有典型的FPPS结构特征。酶活实验证实，ERG20可以催化DMAPP与IPP反应，依次形成产物GPP和FPP。序列比对和结构比对表明，ERG20含有两个保守的天冬氨酸富含域，并且含有其它多个与底物结合催化相关的保守氨基酸残基，比如:Arg109、Lys197、Thr198、Phe236、Gln237、Lys254等。突变体酶活实验证实，这些残基对酶活性的发挥均起着至关重要的作用。ERG20的结构解析和酶活实验，对其催化机制有了更深入的了解，为发酵生产前的基因改造和用于疾病治疗的抑制剂药物的设计提供了重要的参考。