GAP43与DDX3X的无序结构预测与相互作用分析

发布时间：2021-06-09 03:17

　　关于蛋白质的结构和功能,一般认为“序列决定结构,结构决定功能”。但是近年来,越来越多的研究人员发现有些蛋白质没有明确的三维结构,但是却具有特定的生物学功能。我们将这类蛋白称为固有无序蛋白（IDPs）。无序蛋白质广泛参与信号传递、DNA转录、细胞分裂、蛋白质聚集和相分离等重要的生理与病理过程。实验室前期研究中,发现在结直肠癌中GAP43基因启动子区域DNA的甲基化修饰会造成其基因表达沉默,同时GAP43的表达上调能够在很大程度上抑制结直肠癌细胞的增殖、迁移和侵袭。在本研究中,发现GAP43与DDX3X存在着相互作用。对GAP43和DDX3X进行无序结构预测,结果表明GAP43和DDX3X都是固有无序蛋白。GAP43是完全无序蛋白质,DDX3X是在N端和C端都含有无序结构域（IDR）的部分无序蛋白质。研究表明,无序结构域的存在是极有可能发生相分离现象的。已经证实DDX3X蛋白N端IDR的乙酰化会对其相分离产生影响,同时影响应激颗粒的组装。GAP43和DDX3X之间的相互作用,是否也会产生这种相分离的变化还需要进一步的验证。为了探究GAP43和DDX3X的无序序列的功能特点,对GAP43和D... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

相图原理图[43]

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文-10-图1-2真核细胞内的无膜细胞器示意图[46]秀丽隐杆线虫生殖细胞中P颗粒的发现是理解驱动无膜区室形成的物理过程的重要线索。P颗粒是由许多蛋白质和RNA组成的核周无膜区室。光漂白实验表明，蛋白质在P颗粒中具有很高的流动性，并能与周围的细胞质快速交换[47]。在剪切力作用下，P颗粒可以在其他结构的表面周围自由流动和变形，并发生裂变[47]。总之，这些观察结果表明，P颗粒是通过与周围细胞质进行液-液相分离而形成的液体。自从对P颗粒的研究以来，其他区域，如核仁、DNA损伤修复位点和应激颗粒也显示出类似液体的特性，这突出了相分离是形成无膜区域的常见机制的可能性[48]。相界的存在解释了分子如何能够在没有周围膜的情况下集中在细胞中的一个位置，但是仍然提供了适合于依赖于快速扩散的细胞生物化学的环境。由于无膜区室的功能不同，不同无膜区室会含有至少一组特定的蛋白质，其中许多蛋白质含有内在的无序结构域（intrinsicallydisorderedregion，IDR）[45]。IDR缺乏明确的3D结构，但通常包含重复的序列元素，这些元素为多价弱粘附分子间相互作用提供了基矗许多这样的蛋白质可以在各种溶液条件下在体外自行相分离。这些蛋白质的IDR通常具有简单的氨基酸复杂性和一定的氨基酸序列重复性，并且富含有限数量的氨基酸类型-主要是甘氨酸、丝氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺、

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文-11-苯丙氨酸和酪氨酸。一些IDR还富含带电荷的残基-赖氨酸、精氨酸、谷氨酸和天冬氨酸。最近的几项研究指出，芳族残基在使IDR发生相分离的相互作用中具有特别重要的作用，芳香环通过参与分子内和分子间与Arg残基的阳离子π相互作用和可能参与π堆积相互作用而促进相分离；富含Gln，Asn或Ser残基的序列也通过其侧链的偶极相互作用而促进了相分离的驱动力；含IDR的蛋白质的相分离还可以通过带相反电荷残基的嵌段之间的相互作用来促进两种不同分子类型之间或同一分子类型中交替的嵌段；较短的进化上保守的α螺旋结构对于另一种RNA结合蛋白TARDNA结合蛋白43（TDP43）的相分离很重要[46]。LLPS的理化性质表明细胞中的相分离过程具有多种可能的功能（图1-3）：图1-3生物分子复合物的功能示意图[43]（1）LLPS可用于感测以及快速，自适应和可逆的响应。溶液条件的微小变化会导致快速而决定性的（即无限协作）缩合，并且这种生物物理反应比转录或


本文编号：3219804