文昌鱼肽聚糖识别蛋白BbtPGRP3的结构和功能研究

发布时间:2018-07-21 16:55
【摘要】:固有免疫,也叫做非特异性免疫或者天然免疫,在脊椎动物中是抵御病原菌入侵的第一道防线,在无脊椎动物和植物中则是唯一的防御系统。天然免疫系统可以通过数目有限的一系列由胚系编码的模式识别受体(pattern-recognition receptors, PRRs)来识别病原微生物产生的种类相对比较固定的代谢产物,也就是病原相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs).病原相关分子模式中非常具有代表性的一类就是作为大多数细菌细胞壁的重要组成成分的肽聚糖(Peptidoglycans, PGNs)。而肽聚糖识别蛋白(Peptidoglycan Recognition Proteins, PGRPs),就是一类可以专一性识别和/或水解肽聚糖的模式识别受体。从除线虫以外的低等无脊椎动物到高等哺乳动物都存在结构上比较保守的肽聚糖识别蛋白,但它们的数量和功能有很大差异。文昌鱼通常被视作脊椎动物祖先的模式生物,由于经历了一个被称作“免疫大爆发”的过程,从而具有了种类非常丰富的天然免疫分子。文昌鱼中目前已经鉴定出来17-18种肽聚糖识别蛋白,通过生物信息学对它们进行分析,这些肽聚糖识别蛋白均含有酰胺酶活性所必须的关键性氨基酸残基,可能作为效应分子行使功能。目前已经被鉴定出来的青岛文昌鱼肽聚糖识别蛋白中,有3个被分别命名为BbtPGRP1-3的蛋白具有非常独特结构域组成,它们都包含一个N端几丁质结合结构域和一个C端肽聚糖识别结构域。而几丁质结合结构域通常广泛存在于各种动物和植物当中,通过多糖结合能力行使抗真菌和/或抗细菌功能。我们选取了青岛文昌鱼的BbtPGRP3蛋白作为研究靶标,解析了它的全长蛋白2.7 A的晶体结构,包括一个N端的类橡胶素(hevein-like)的几丁质结合结构域和一个C端的具有催化活性的肽聚糖识别结构域。同时我们通过定点突变结合酶活实验,确定C端的肽聚糖识别结构域同时具有对DAP类型和Lys类型肽聚糖的酶活,并且对DAP类型肽聚糖的活性更高。而N端的几丁质结合结构域在几丁质结合能力之外,还可以通过多糖结合能力使全长BbtPGRP3相比单独C端肽聚糖识别结构域对Lys类型肽聚糖的活性提高5倍,从而使得BbtPGRP3有一个更为广谱的底物识别特性。最后,我们推测文昌鱼的进化可能是一个基因水平转移结合结构域重排的“模块化进化”过程。
[Abstract]:Innate immunity, also known as nonspecific or innate immunity, is the first line of defense against pathogens in vertebrates and the only defense system in invertebrates and plants. The innate immune system can identify relatively fixed metabolites produced by pathogenic microorganisms by a limited number of pattern-recognition receptor receptors (PRRs) encoded by embryoids, that is, pathogen-associated molecular patternsassociated patterns (PAMPs). Peptidoglycans (PGNs), an important component of the cell wall of most bacteria, is one of the most representative of pathogen-associated molecular patterns. Peptidoglycan recognition proteins (PGRPs) are a kind of pattern recognition receptors that can specifically recognize and / or hydrolyze peptidoglycan. From low invertebrates except nematodes to higher mammals, there are conserved peptidoglycan recognition proteins, but their numbers and functions are very different. Amphioxus is often regarded as a model animal of vertebrate ancestors, with a very rich variety of innate immune molecules due to a process known as "immune explosion". At present, 17-18 peptidoglycan recognition proteins have been identified in amphioxus and analyzed by bioinformatics. These peptidoglycan recognition proteins all contain the key amino acid residues necessary for the activity of actamases. It may function as an effector molecule. Among the peptidoglycan recognition proteins of Qingdao amphioxus, three proteins named BbtPGRP1-3 have very unique domain composition. They contain a N-terminal chitin binding domain and a C-terminal peptidoglycan recognition domain. Chitin binding domains are commonly found in various animals and plants and function as antifungal and / or antimicrobial agents through polysaccharide binding ability. The BbtPGRP3 protein of Qingdao amphioxus was selected as the research target, and the crystal structure of its full-length protein 2.7 A was analyzed. It includes a chitin binding domain of N-terminal rubberoid (hevein-like) and a C-terminal peptidoglycan recognition domain with catalytic activity. At the same time, we confirmed that C-terminal peptidoglycan recognition domain had enzyme activity for DAP type and Lys type peptidoglycan, and had higher activity for DAP type peptidoglycan by site-directed mutation combined with enzyme activity experiment. In addition to the chitin binding ability, the N-terminal chitin binding domain can enhance the activity of the full-length BbtPGRP3 to Lys type peptidoglycan by 5 times compared with the single C-terminal peptidoglycan recognition domain. Thus, BbtPGRP3 has a wider spectrum of substrate recognition characteristics. Finally, we speculate that the evolution of amphioxus may be a "modular evolution" process of gene horizontal transfer and domain rearrangement.
【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

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张嵘;张景海;LEE Bok Luel;赵明沂;王金春;;黄粉虫β-1,3-葡聚糖识别蛋白的分离纯化及部分生物学功能[J];昆虫学报;2009年01期

2 齐志涛;高谦;黄贝;昌鸣先;聂品;;非洲爪蟾短型肽聚糖识别蛋白基因的克隆与鉴定[J];水生生物学报;2010年05期

3 吕成伟,陈政良;肽聚糖识别蛋白[J];免疫学杂志;2002年S1期

4 张嵘,李福律,吴春福;一种新的(1→3)-β-D-葡聚糖识别蛋白的鉴定及其分子克隆[J];中国生化药物杂志;2004年04期

5 齐志涛;张启焕;王资生;王爱民;黄贝;昌鸣先;聂品;;非洲爪蟾中一种长型肽聚糖识别蛋白的克隆与表达分析(英文)[J];动物学研究;2011年04期

6 梁虹;王安利;王维娜;;无脊椎动物模式识别蛋白研究进展[J];生理科学进展;2006年02期

7 全智勇;徐晋麟;;错配识别蛋白MutS的研究及应用进展[J];生命科学;2006年04期

8 王芬;邢玉华;王微;谭俊杰;刘刚;张部昌;陈惠鹏;;大肠杆菌错配识别蛋白MutS的表达与活性鉴定[J];军事医学;2011年12期

9 刘慧慧,李太武,苏秀榕;鲍配子识别蛋白的进化[J];浙江海洋学院学报(自然科学版);2004年02期

10 刘慧慧,李太武,苏秀榕,黄滨;鲍配子识别蛋白的研究[J];动物学杂志;2003年06期

相关会议论文 前2条

1 陈杨;郑良彪;凌尔军;;冈比亚按蚊肽聚糖识别蛋白PGRP-LC1的功能研究[A];全国寄生虫学与热带医学学术研讨会论文集[C];2008年

2 聂舟;徐霞红;周江;韩逸陶;姚守拙;;蛋白激酶的功能传感研究[A];第八届全国化学生物学学术会议论文摘要集[C];2013年

相关博士学位论文 前7条

1 汪文捷;文昌鱼肽聚糖识别蛋白BbtPGRP3的结构和功能研究[D];中国科学技术大学;2016年

2 何庆仲;寻找新的组蛋白赖氨酸去甲基化酶和甲基化赖氨酸识别蛋白[D];北京协和医学院;2015年

3 张巍;人体内2种表观遗传修饰识别蛋白和2种支架蛋白的结构研究[D];华中师范大学;2013年

4 姚锋;文昌鱼肽聚糖识别蛋白基因的表达及功能[D];中国海洋大学;2012年

5 吴孟;组蛋白H3四号位赖氨酸甲基化识别蛋白的鉴定及其功能研究[D];华东师范大学;2012年

6 张嵘;黄粉虫β-1,,3-葡聚糖识别蛋白的分离纯化、部分生物学功能及其基因克隆[D];沈阳药科大学;2006年

7 李新娜;关于人类肽聚糖识别蛋白的实验研究[D];中国医科大学;2004年

相关硕士学位论文 前1条

1 王芬;错配识别蛋白MutS的重组表达和活性研究[D];安徽大学;2012年



本文编号:2136182

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/2136182.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户7f9da***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com