GRASP蛋白介導(dǎo)的高爾基體堆疊機(jī)制及內(nèi)吞作用蛋白SGIP1的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究.pdf

1、本論文由兩部分組成,第一部分為基于GRASP蛋白的高爾基體堆疊機(jī)制研究,第二部分為內(nèi)吞作用蛋白SGIP1的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究。
　　高爾基體(Golgi apparatus)是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)修飾、分選、水解、以及轉(zhuǎn)運(yùn)分泌物質(zhì)的場(chǎng)所,由扁平膜囊(saccules)和大小不等的囊泡(vacuoles)組成。扁平囊泡平行地排列在一起形成高爾基堆層(Golgi stack)。真核細(xì)胞有絲分裂的前期,高爾基堆層結(jié)構(gòu)分解為很多的小囊泡和扁平囊的碎片

2、,這些扁平囊的碎片在分裂過(guò)程中被分配到兩個(gè)子細(xì)胞中去,在分裂的末期,這些碎片又重新組裝成高爾基堆層結(jié)構(gòu)。
　　高爾基體的組裝主要依賴(lài)于分布于順面膜囊的GRASP65和中間膜囊的GRASP55蛋白,GRASP55可與golgin45相互作用形成Rab2效應(yīng)物復(fù)合體,而GM130與GRASP65相互作用并將其穩(wěn)定在高爾基體膜上,GRASP55和GRASP65在不同位置的扁平囊堆疊中形成同源多聚體將相臨的扁平囊側(cè)向連接起來(lái),從而介導(dǎo)高爾

3、基體堆的形成。
　　GRASP55和GRASP65作為參與高爾基體堆疊的重要蛋白以在近年來(lái)得到廣泛的研究和證明,然而其參與堆疊的具體分子機(jī)制尚不清楚。本論文中,我們對(duì)高爾基體堆疊蛋白GRASP55的N端GRASP結(jié)構(gòu)域進(jìn)行了結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究,并解析了其晶體結(jié)構(gòu),GRASP55的GRASP結(jié)構(gòu)域由兩個(gè)串聯(lián)的PDZ結(jié)構(gòu)域組成,按N端的起始順序依次稱(chēng)之為PDZ1和PDZ2,每個(gè)PDZ結(jié)構(gòu)域含有兩個(gè)α螺旋和5個(gè)β折疊結(jié)構(gòu)。我們結(jié)合GRASP

4、55的晶體結(jié)構(gòu)和后期實(shí)驗(yàn)室對(duì)GRASP65結(jié)構(gòu)研究的工作,發(fā)現(xiàn)在GRASP55和GRASP65中存在三處結(jié)構(gòu)上易變的區(qū)域,分別位于PDZ2-PDZ2結(jié)合面區(qū)域、PDZ2末尾的C terminal tail-PDZ1區(qū)域和連接兩個(gè)PDZ結(jié)構(gòu)域的Link區(qū)域。這些區(qū)域參與調(diào)節(jié)GRASP蛋白二體或多聚體的形成,且為構(gòu)象上易變的區(qū)域,我們認(rèn)為,GRASP55和GRASP65蛋白通過(guò)這兩個(gè)PDZ結(jié)構(gòu)域的構(gòu)象變化,影響自身的聚集狀態(tài),進(jìn)一步影響高爾

5、基體的堆疊。
　　此外,本論文還對(duì)SGIP1的μHD結(jié)構(gòu)域進(jìn)行了結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究,科學(xué)家在動(dòng)物模型肥沙鼠Psammomys obesus的能量代謝平衡實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)了一種能與endophilin相互作用并參與細(xì)胞內(nèi)囊泡運(yùn)輸和受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用的新蛋白,并命名為SGIP1,即Src Homology3-Domain Growth Factor Receptor Bound2 Like(Endophilin) Interacting Pr

6、otein1。SGIP1在物種間廣泛保守表達(dá),結(jié)構(gòu)上包含一段N端的與質(zhì)膜相互作用的MP結(jié)構(gòu)域,中部的脯氨酸富裕序列區(qū)域,和C端的μ-homolog結(jié)構(gòu)域。
　　SGIP1作為影響細(xì)胞能量代謝和肥胖疾病的基因被發(fā)現(xiàn)以來(lái),研究人員發(fā)現(xiàn)它還參與細(xì)胞內(nèi)吞作用進(jìn)程中,并找到了多個(gè)與SGIP1相互作用的調(diào)節(jié)蛋白,如AP-2 Complex、ITSN1、EPS15等。然而SGIP1參與內(nèi)吞作用的具體機(jī)制尚不清晰,本實(shí)驗(yàn)中,我們對(duì)SGIP1μHD