斑马鱼穿孔蛋白Dln1的受体识别模式和穿孔机制研究

发布时间：2018-02-20 06:47

  本文关键词： 晶体结构 电子显微镜重构 高聚甘露糖 穿孔蛋白 脊椎动物　出处：《中国科学技术大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：穿孔蛋白分布广泛,从细菌到脊椎动物均有分布。穿孔蛋白通常以可溶状态的前体分泌出细胞,特异性地识别靶细胞膜上的受体,接着多聚形成环状结构最终插入到靶细胞膜中,破坏细胞膜的通透性,最终导致靶细胞的死亡。细菌的穿孔蛋白作为一种有力的攻击性生物武器,用来杀死宿主细胞或者有竞争关系的其它原核生物。真核生物穿孔蛋白的功能则较为多样化,例如参与宿主防御、在细胞凋亡中传递信号、与神经退行性疾病相关等。目前对穿孔蛋白的结构和作用机理的研究大多集中在细菌穿孔蛋白而对真核生物穿孔蛋白的相关研究较为缺乏。作为穿孔蛋白的三大家族之一,aerolysin家族的穿孔蛋白大多被发现存在于各种细菌中,而来自真核生物的家族成员却鲜见报道,其结构和作用机理尚不清楚。我们首次鉴定斑马鱼Dln1 (Danio rerio aerolysin-like protein 1)是一种脊椎动物aerolysin家族成员,并解析了它的一对三维结构：穿孔前水溶态的晶体结构(1.86埃)和穿孔后膜镶嵌的电镜结构(20埃)。晶体结构显示Dln1以反平行的二体形式存在,每个单体含有一个N端的β-prism凝集素结构域和一个C端的aerolysin结构域。这是第一个脊椎动物aerolysin家族成员的三维结构。Dlnl的凝集素结构域特异性地识别非还原性末端含有Manα1-2Man或者Manα1-3Man的多聚甘露糖分子,而aerolysin结构域则负责穿孔。凝集素结构域结合多聚甘露糖后会导致aerolysin结构域发生巨大的构象变化而在膜上形成八聚体的孔状结构,而且多聚化穿孔过程具有明显的pH依赖效应。基于结构分析、分子动力学模拟以及生化数据,我们提出了一种与细菌aerolysin不同的激活模式和穿孔机制。此外,我们还鉴定了Dlnl特异性识别酵母和艾滋病毒表面的多聚甘露糖分子,推测Dln1可能作为一种新型的免疫分子参与斑马鱼对致病菌的防御。Dlnl的同源蛋白广泛分布于硬骨鱼和七鳃鳗中,暗示D1n1可能是一种鱼类特有的新型防御分子。
[Abstract]:We have identified Dln1 ( Danio rerio aerolysin - like protein 1 ) as one of the three family members of vertebrate aerolysin family .

【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q51

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本文编号：1519019