GRASP蛋白介導的高爾基體堆疊機制及內吞作用蛋白SGIP1的結構生物學研究.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制研究,第二部分為內吞作用蛋白SGIP1的結構生物學研究。
　　高爾基體(Golgi apparatus)是細胞內蛋白質修飾、分選、水解、以及轉運分泌物質的場所,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)。真核細胞有絲分裂的前期,高爾基堆層結構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子細胞中去,在分裂的末期,這些碎片又重新組裝成高爾基堆層結構。
　　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效應物復合體,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向連接起來,從而介導高爾

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制尚不清楚。本論文中,我們對高爾基體堆疊蛋白GRASP55的N端GRASP結構域進行了結構生物學研究,并解析了其晶體結構,GRASP55的GRASP結構域由兩個串聯(lián)的PDZ結構域組成,按N端的起始順序依次稱之為PDZ1和PDZ2,每個PDZ結構域含有兩個α螺旋和5個β折疊結構。我們結合GRASP

4、55的晶體結構和后期實驗室對GRASP65結構研究的工作,發(fā)現(xiàn)在GRASP55和GRASP65中存在三處結構上易變的區(qū)域,分別位于PDZ2-PDZ2結合面區(qū)域、PDZ2末尾的C terminal tail-PDZ1區(qū)域和連接兩個PDZ結構域的Link區(qū)域。這些區(qū)域參與調節(jié)GRASP蛋白二體或多聚體的形成,且為構象上易變的區(qū)域,我們認為,GRASP55和GRASP65蛋白通過這兩個PDZ結構域的構象變化,影響自身的聚集狀態(tài),進一步影響高爾

5、基體的堆疊。
　　此外,本論文還對SGIP1的μHD結構域進行了結構生物學研究,科學家在動物模型肥沙鼠Psammomys obesus的能量代謝平衡實驗中,發(fā)現(xiàn)了一種能與endophilin相互作用并參與細胞內囊泡運輸和受體介導的內吞作用的新蛋白,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,結構上包含一段N端的與質膜相互作用的MP結構域,中部的脯氨酸富裕序列區(qū)域,和C端的μ-homolog結構域。
　　SGIP1作為影響細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)它還參與細胞內吞作用進程中,并找到了多個與SGIP1相互作用的調節(jié)蛋白,如AP-2 Complex、ITSN1、EPS15等。然而SGIP1參與內吞作用的具體機制尚不清晰,本實驗中,我們對SGIP1μHD