肺炎链球菌HtrA蛋白PDZ结构域和嗜盐古菌SAMPs蛋白结构与功能研究

发布时间：2018-07-05 13:22

  本文选题：肺炎链球菌 + HtrA　； 参考：《中国科学技术大学》2011年博士论文

【摘要】：本论文主要研究了肺炎链球菌HtrA蛋白PDZ结构域和嗜盐古菌SAMPs蛋白的溶液结构和功能: (Ⅰ) HtrA是一类保守的丝氨酸蛋白酶,在真核生物和原核生物的蛋白质质量控制中都发挥了重要的作用。HtrA蛋白在C端拥有一个可以调节蛋白酶水解活性的PDZ结构域。在此,我们利用NMR核磁共振的方法解析了肺炎链球菌的HtrA PDZ结构域的溶液结构。与经典的PDZ结构域一样,肺炎链球菌HtrA PDZ由3个α螺旋和5个β链组成。接着,通过表面等离子共振(SPR),我们证明了肺炎链球菌HtrA PDZ结构域可以识别具有XXX-YYF-COOH motif的小肽。最后根据化学位移扰动和点突变实验,我们对肺炎链球菌HtrA PDZ结构域与小肽相互作用的界面和参与识别的关键氨基酸进行了研究。肺炎链球菌HtrA PDZ结构域利用其第一个β链和第三个α螺旋形成的小沟识别小肽底物。位于结合界面的氨基酸残基主要通过疏水作用与小肽联系;而两者残基侧链之间形成的氢键对于结合也是非常重要的。与其他HtrA PDZ结构域相比,肺炎链球菌HtrA PDZ结构域拥有保守的三维结构和相似的底物结合方式;这暗示了肺炎链球菌HtrA可能拥有同样的激活方法:PDZ结构域识别配体,引起构象变化,并传递至蛋白酶体结构域,最终降解底物。 (Ⅱ)蛋白质可以被多种分子或者蛋白修饰。泛素和类泛素蛋白就是其中一种。真核生物内,泛素和类泛素蛋白在很多进程中发挥了重要的作用,包括蛋白酶介导的水解,异染色质的重塑,蛋白运输等。Pup是原核生物中第一个蛋白共价修饰蛋白的例子。与泛素不同,Pup利用脱酰胺酶和谷氨酰胺合成酶参与共价连接并且拥有一个无序的结构。作为第三类生物形式,古细菌拥有类似真核生物的蛋白酶体,但其类似泛素的修饰系统还不清楚。近来,嗜盐古菌中的两个类泛素蛋白已被报道:SAMP1和SAMP2。这里,我们解析了SAMPs ( SAMP1和SAMP2)的溶液结构。在低盐下,SAMP1和SAMP2均拥有两套构象:一套是有序的,并相似于真核生物内类泛素蛋白的保守的β-grasp结构;另一套则和Pup一样是无序的。然而,随着盐浓度的增加,无序构象逐渐消失;但有序构象依然保留在高盐下。此外,通过化学位移扰动实验,我们发现SAMP1可以与两个蛋白酶体激活核苷酸酶PanA和PanB结合。因此,SAMP1可能通过与PanA和PanB相互作用从而在蛋白酶体介导的蛋白水解途径中发挥重要作用。
[Abstract]:In this paper, we studied the solution structure and function of HtrA protein PDZ domain of Streptococcus pneumoniae and SAMPs protein of halophilic ancient bacteria: (I) HtrA is a kind of conserved serine protease. HtrA protein plays an important role in protein quality control of both eukaryotes and prokaryotes. HtrA protein has a PDZ domain which can regulate proteolytic activity at C-terminal. The solution structure of HtrA PDZ domain of Streptococcus pneumoniae was analyzed by NMR. Like the classical PDZ domain, Streptococcus pneumoniae HtrA PDZ consists of three 伪 helix and five 尾 chains. Then, by surface plasmon resonance (SPR), we have proved that the HtrA PDZ domain of Streptococcus pneumoniae can recognize the small peptide with XXX-YF-COOH motif. Finally, based on the chemical shift perturbation and point mutation experiments, we studied the interaction interface of HtrA PDZ domain with small peptides and the key amino acids involved in the recognition of Streptococcus pneumoniae. Streptococcus pneumoniae HtrA PDZ domain recognizes small peptide substrates using its first 尾 chain and the small groove formed by the third 伪 helix. The amino acid residues located at the binding interface are mainly connected with small peptides by hydrophobic interaction, and the hydrogen bonds formed between the side chains of the two residues are also very important for the binding. Compared with other HtrA PDZ domains, Streptococcus pneumoniae HtrA PDZ domain has conserved three-dimensional structure and similar substrate binding mode, which suggests that Streptococcus pneumoniae HtrA may have the same activation method: PDZ domain recognition ligand. Conformation changes are induced and transferred to the proteasome domain to degrade the substrate. (II) proteins can be modified by a variety of molecules or proteins. Ubiquitin and ubiquitin-like proteins are one of them. In eukaryotes, ubiquitin and ubiquitin proteins play important roles in many processes, including protease-mediated hydrolysis, heterochromatin remodeling, protein transport, and so on, which are the first examples of protein covalent modified proteins in prokaryotes. In contrast to ubiquitin, Pup uses deacylase and glutamine synthase to join covalently and has a disordered structure. The eukaryote-like proteasome is found in the third group of organisms, but its Ubiquitin-like modification system is not clear. Recently, two ubiquitin-like proteins in halophilic ancient bacteria have been reported: SAMP1 and SAMP2. Here, we have analyzed the solution structures of SAMPs (SAMP1 and SAMP2). Both SAMP1 and SAMP2 have two conformations under low salt: one is ordered, which is similar to the conserved 尾 -grasp structure of ubiquitin like proteins in eukaryotes, and the other is disordered like Pup. However, with the increase of salt concentration, the disordered conformation gradually disappeared, but the ordered conformation remained at high salt level. In addition, we found that SAMP1 could bind to two proteasome activated nucleotides PanA and PanB by chemical shift perturbation experiment. Therefore, SAMP1 may play an important role in proteasome mediated proteolysis pathway by interacting with PanA and PanB.
【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】：2011
【分类号】：R378

【共引文献】

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本文编号：2100340