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基因表达调控相关蛋白的结构和功能的研究

张稳  
【摘要】:生物体内许多重要的生物学过程受到严格的调控,如细胞生长调控,DNA损伤修复和蛋白质的泛素化等。这些生物学事件都涉及到基因表达的调控。基因表达的调控要求许多蛋白质和蛋白质复合物的参与。我们挑选了几个与基因表达调控相关的蛋白质进行研究,这几个蛋白质的溶液结构通过核磁共振的方法获得,并进行了生物学作用的研究。这篇论文共分为5个部分。 1.YEATS domain作为一个新颖而保守的蛋白质结构域家族在从酵母到人的很多生物中发现。Taf14 YEATS domain呈现一个β三明治式的构型。结构比较发现Taf14 YEATS domain和Yaf9 YEATS domain在一些方面存在很大的差异,暗示着YEATS domain家族可能存在着不同的结构亚型。酵母细胞内功能的研究证明在外界的压力环境下Taf14 YEATS domain抑制细胞的生长。此外, Taf14的C末端与转录因子Sth1相互作用,而Sth1是RSC蛋白质复合物中必不可少的元件。所有这些数据暗示着Taf14参与酵母细胞的转录激活调节过程,而Taf14 YEATS domain对于酵母细胞的生长起着负调控作用。 2. N末端含有一个BRCT domain的Rap1在酵母细胞内发挥着很多作用,如控制端粒的复制以及参与糖分解和核糖体蛋白基因的激活。我们解析了Rap1 BRCT domain的溶液结构。结构的比较显示Rap1 BRCT domain拥有和其它BRCT domains相似的构型,同时Rap1 BRCT domain展示了一些不同于其它BRCT domains的结构特征,这些特征揭示了一个新颖的BRCT domain构型。 3. Urm1是一个泛素类似蛋白质。我们解析了锥体虫中Urm1的溶液结构,结构的比较显示TbUrm1拥有泛素类似蛋白家族的结构特征,同时TbUrm1拥有和原核生物泛素类似蛋白MoaD相似的结构,这些证据支持Urm1作为一个独一无二的分子化石揭示了泛素类似蛋白家族的进化过程。 4. SAMP1和SAMP2是新发现的古细菌中的泛素类似蛋白。NMR实验证明SAMP1和SAMP2在低盐的环境下分别拥有两套构象,即有结构的构象和无规构象。但是在高盐的环境下它们只保留了一套构象,即有结构的构象。同时研究发现SAMP1能够与蛋白酶亚基分子PanA和PanB结合,这表明SAMP1可能参与古细菌中泛素调控的蛋白质降解过程。这个课题由我,廖善辉和范楷三个人共同完成,我负责蛋白质溶液结构的解析和核磁数据的分析。 5.在酵母细胞中,Set9催化H4K20的三种甲基化状态。Pdp1是最新发现的Set9调控蛋白。我们的研究发现Pdp1 PWWP domain可以同时结合H4K20me3和非特异性的DNA。结构的比较揭示Pdp1 PWWP domain拥有和其它PWWP domains类似的结构。Western blot证明当结合DNA的氨基酸残基突变后,酵母细胞内的H4K20me2/3的甲基化水平发生改变。这个课题由我和邱宇共同完成。


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