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,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,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