人脆性X智力障碍蛋白FMRP氨基端结构域的结构和功能研究

发布时间：2017-08-30 04:31

  本文关键词：人脆性X智力障碍蛋白FMRP氨基端结构域的结构和功能研究

  更多相关文章： 脆性X综合征 X射线晶体学 FMRP KH0 二聚化 组蛋白修饰

【摘要】：脆性X综合征(Fragile X Syndrome, FXS)是人类最常见的遗传性智力缺陷疾病。脆性X智力障碍蛋白(Fragile X Mental Retardation Protein, FMRP)的缺失是FXS的发病原因。FMRP通过选择性结合RNA参与RNA代谢的不同过程。对FMRP研究最多的是其在翻译调控中的作用。研究人员已提出了三种FMRP抑制翻译的模型,但也有报道称FMRP能够在翻译激活中发挥作用。FMRP在细胞内缺失后,某些mRNA的翻译、转运或稳定性失调,导致许多神经通路产生级联效应,最终导致FXS。在分子水平上,FMRP通过其中部的两个KH结构域和C端的Arg-Gly-Gly (RGG)盒子识别RNA,如鸟嘌呤四联体RNA。然而,就FMRP的结构和功能而言,在其N端结构域仍存在若干基本问题。首先,FMRP N端的135-217位氨基酸残基部分涉及其与多种蛋白或核酸的互作,但是结构仍未被解析。另外,FMRP N端结构域的寡聚性质与其在细胞内的功能相关,然而机理尚不清楚。最近有报道称,FMRP N端结构域通过结合染色质在DNA损伤响应过程中发挥关键作用,但FMRP是否以及如何识别某种组蛋白翻译后修饰均未被解答。本论文经过筛选不同氨基酸残基长度和结构域个数的截短体蛋白,采用原核表达和纯化获得人源FMRPN端蛋白,使用固定沉淀剂的分子印迹聚合物(piMIPs)作为成核剂得到FMRP1-209的高质量晶体,运用分子置换法解析其三维结构(简称为FMRP-NT)。晶体结构显示,FMRP-NT由三个结构域和两条结构域间的长loop构成,三个结构域呈近似线性的排列。本论文发现FMRP-NT的127-200残基部分是一个独立的结构域。生物信息学分析和结构比对揭示它是KH结构域的一种新亚型,本论文将其命名为KHO。因为在典型的KH结构域中高度保守的RNA识别基序"GXXG"和两个异亮氨酸在KHO中不存在,所以本论文推测它有与其他KH结构域不同的功能。本论文还发现,在FMRP-NT晶体结构的一个不对称单元中存在两个分子间二硫键Cys99-Cys99,每个二硫键介导两个FMRP-NT分子间形成一个小疏水界面。本论文首次解析了FMRP N末端结构域Tudorl和Tudor2的晶体结构,通过将其分别与已报道的两个结构域的NMR结构进行对比,证明piMIPs没有改变其结构,因此将piMIPs应用于FMRP-NT的晶体优化是有效的。分析FMRP-NT整体结构发现,Tudorl结构域的一些残基通过介导结构域和结构域间及结构域和loop间的相互作用在稳定结构中扮演重要角色。FMRP-NT野生型及其基于结构分析的突变体的凝胶过滤层析实验、分析超速离心实验和X射线小角散射实验的结果表明,FMRP-NT在溶液中存在不同形式的二聚体,Ile106是FMRP-NT在溶液中二聚化的关键位点。基于文献报道及FMRP-NT的结构信息,本论文进行FMRP识别组蛋白翻译后修饰的研究。微量热泳动实验和等温滴定量热实验证明FMRP N端结构域与含有三位点修饰的一段组蛋白H4多肽(E320)存在较强结合,本论文进一步通过截短E20进行实验发现E20多肽C端不带修饰的10个氨基酸残基对其与FMRP N端结构域的结合是必需的。本论文的结果表明,FMRP N端包含一个新亚型的KH结构域KHO; FMRP N端结构域在溶液中以多种二聚体形式存在并能够结合含有修饰的组蛋白多肽。这些发现为阐明FMRP在细胞中的功能提供了新的实验依据。
【关键词】：脆性X综合征 X射线晶体学 FMRP KH0 二聚化 组蛋白修饰
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R749
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 引言11-32
• 1.1 FMRP的研究进展11-20
• 1.2 组蛋白翻译后修饰的研究进展20-30
• 1.3 本论文的研究目的及意义30-32
• 第二章 实验材料与方法32-47
• 2.1 实验材料32-35
• 2.2 实验方法35-47
• 第三章 实验结果与分析47-75
• 3.1 重组FMRP的表达和纯化实验揭示其N末端结构域可进行晶体学研究47-51
• 3.2 蛋白晶体培养、优化和结构解析揭示FMRP-NT晶体结构51-57
• 3.3 FMRP-NT晶体结构分析揭示一种新亚型KH结构域KH057-59
• 3.4 Tudorl结构域在维持FMRP-NT整体结构的稳定性中发挥关键作用59-61
• 3.5 基于晶体结构对FMRP-NT在溶液中二聚化机理的研究61-68
• 3.6 FMRP结合一条含三个翻译后修饰的组蛋白多肽68-75
• 第四章 讨论75-83
• 4.1 piMIPs不改变FMRP-NT的晶体结构75-76
• 4.2 FMRP含有一种新亚型KH结构域KH076-79
• 4.3 FMRP的半胱氨酸79-83
• 第五章 结论83-84
• 参考文献84-91
• 致谢91-92
• 个人简历92

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈建业,张f[;“溴”结构域研究进展[J];国外医学(分子生物学分册);2002年03期

2 马素参,黄海明,彭隽敏,俞强,任瑞宝,高友鹤;快速构建蛋白质结构域克隆库的方法[J];中国生物化学与分子生物学报;2003年04期

3 薛红,韦劲松;具有PR/SET结构域的抑癌基因研究进展[J];国外医学(分子生物学分册);2003年02期

4 张莉,赵晶,杨安钢,王成济;转运结构域的研究进展[J];医学分子生物学杂志;2004年06期

5 郑宗明,顾晓波,俞海青,梁凤来,刘如林;非核糖体肽合成酶主要结构域的研究进展[J];中国抗生素杂志;2005年02期

6 李华;林葵;吴更;;PDZ结构域的结构特点及其识别特异性配体的机制[J];中国生物化学与分子生物学报;2011年12期

7 汪俊汉;李臣鸿;;认识Munc13[J];现代生物医学进展;2012年08期

8 牟一;蔡鹏飞;高友鹤;;PDZ结构域中间序列结合特性及其临床应用[J];基础医学与临床;2012年10期

9 刘孟珉,张绍文,贺福初,陈竺;人EEN蛋白的结构预测和功能分析[J];中国生物化学与分子生物学报;1999年06期

10 周妍娇,李令媛,茹炳根;金属硫蛋白及其结构域突变体的紫外和圆二色光谱学研究[J];中国生物化学与分子生物学报;2000年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 孙婧;敬闰宇;吴镝;李梦龙;李益洲;;基于机器学习方法的结构域预测[A];第十一届全国计算（机）化学学术会议论文摘要集[C];2011年

2 孟刚;代方银;陈聪;鲁成;;WW结构域及相关蛋白在肿瘤发生中的作用[A];第十届家（柞）蚕遗传育种及良种繁育学术研讨会论文集[C];2013年

3 王长振;杨俊涛;周宇;丛建波;先宏;郭林超;唐丽;吴可;;LSECtin CRD结构域的运行性研究[A];第十一次中国生物物理学术大会暨第九届全国会员代表大会摘要集[C];2009年

4 李鹏云;丁怡;吴蓓丽;舒翠玲;沈倍奋;饶子和;;FKBP52 N端结构域的晶体结构[A];第九次全国生物物理大会学术会议论文摘要集[C];2002年

5 宋婀莉;田瑞;马素参;高友鹤;;PDZ结构域低丰度配体的筛选方法[A];中国蛋白质组学第三届学术大会论文摘要[C];2005年

6 应跃斌;宋见惠;陈枢青;;大肠杆菌T蛋白独立结构域的活性研究[A];浙江省生物化学与分子生物学学术交流会论文集[C];2005年

7 吕丹;张君;张毓;陈慰峰;;UNC5CL表达调控及诱导表达[A];第六届全国免疫学学术大会论文集[C];2008年

8 金美芳;丁向明;仇灏;吴士良;周迎会;;多肽:N-乙酰氨基半乳糖转移酶2原核与真核表达及其蓖麻蛋白样结构域同源建模[A];第八届全国复合糖生物化学与分子生物学学术会议论文摘要论文集[C];2004年

9 丰竹;张斌;刘谨;周严;周海军;彭小忠;袁建刚;强伯勤;;人ENCI的cDNA的克隆、表达与功能研究[A];中国生物化学与分子生物学会第八届会员代表大会暨全国学术会议论文摘要集[C];2001年

10 冯延琼;石亚伟;;以PDZ结构域为靶标的中药有机小分子配体筛选[A];第三届泛环渤海（七省二市）生物化学与分子生物学会——2012年学术交流会论文集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 记者 王春;我学者认知一个新的蛋白质结构域[N];科技日报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 黄静;环腺苷酸受体蛋白的结构与功能研究[D];复旦大学;2013年

2 李海云;水稻白叶枯病菌磷酸二酯酶PdeR互作蛋白鉴定及其功能研究[D];中国农业科学院;2015年

3 魏玺;MDMX通过与p53蛋白的二次作用抑制p53 DNA结合功能的分子机制[D];天津医科大学;2015年

4 刘璐;一株海洋来源链格孢聚酮合酶及真菌非还原型聚酮合酶PT结构域系统研究[D];中国海洋大学;2015年

5 许浩然;可溶性鸟苷酸环化酶H-NOX结构域一氧化碳结合态的结构研究[D];吉林大学;2016年

6 吕荟;裂殖酵母Dis312的结构与功能研究[D];中国科学技术大学;2016年

7 李慧;Smurf1与PIP5K1C之间的负反馈调控在肺癌发生与肺癌转移过程中的研究[D];华东师范大学;2013年

8 陈振行;人脆性X智力障碍蛋白FMRP氨基端结构域的结构和功能研究[D];中国农业大学;2016年

9 戴海明;人Coactosin Like Protein及MICAL_1 Calponin Homolgy结构域的结构与功能研究[D];中国科学技术大学;2006年

10 杨冬;蛋白质组水平蛋白质的结构域特征与其表达特征相互关系研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 乔玮博;Caldicellulosiruptor kronotskyensis 2002木聚糖内切酶的分子催化机理及结构域多态性[D];沈阳农业大学;2015年

2 薛丁榕;水稻白叶枯病菌c-di-GMP信号代谢酶相关基因PXO_03877和PXO_01021的功能分析[D];中国农业科学院;2015年

3 龚庆天;基于结构域的基因功能预测算法开发及应用[D];复旦大学;2014年

4 段英俊;PICK1蛋白与几种配体相互作用研究[D];山西大学;2014年

5 林子玉;SpA单结构域突变体组合噬菌体文库的构建及体外进化筛选[D];安徽医科大学;2015年

6 李娜娜;pSn受体在PRRSV-ADE中的作用及PRRSV感染小鼠模型的探讨[D];河南农业大学;2014年

7 彭统全;串联表达蛋白A/G/L Ig结合结构域及其在口蹄疫鉴别诊断中的应用[D];东北农业大学;2015年

8 徐曼;Cry1A类蛋白交换结构域对杀虫活性影响的研究[D];东北农业大学;2015年

9 王涛涛;水稻花器官发育相关的OsREP1结构域分析[D];江西农业大学;2012年

10 程诗萌;CDK9的SUMO化修饰研究[D];华东师范大学;2013年

，

本文编号：757279