本文關(guān)鍵詞：人脆性X智力障礙蛋白FMRP氨基端結(jié)構(gòu)域的結(jié)構(gòu)和功能研究

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【摘要】：脆性X綜合征(Fragile X Syndrome, FXS)是人類最常見的遺傳性智力缺陷疾病。脆性X智力障礙蛋白(Fragile X Mental Retardation Protein, FMRP)的缺失是FXS的發(fā)病原因。FMRP通過選擇性結(jié)合RNA參與RNA代謝的不同過程。對FMRP研究最多的是其在翻譯調(diào)控中的作用。研究人員已提出了三種FMRP抑制翻譯的模型,但也有報道稱FMRP能夠在翻譯激活中發(fā)揮作用。FMRP在細胞內(nèi)缺失后,某些mRNA的翻譯、轉(zhuǎn)運或穩(wěn)定性失調(diào),導致許多神經(jīng)通路產(chǎn)生級聯(lián)效應(yīng),最終導致FXS。在分子水平上,FMRP通過其中部的兩個KH結(jié)構(gòu)域和C端的Arg-Gly-Gly (RGG)盒子識別RNA,如鳥嘌呤四聯(lián)體RNA。然而,就FMRP的結(jié)構(gòu)和功能而言,在其N端結(jié)構(gòu)域仍存在若干基本問題。首先,FMRP N端的135-217位氨基酸殘基部分涉及其與多種蛋白或核酸的互作,但是結(jié)構(gòu)仍未被解析。另外,FMRP N端結(jié)構(gòu)域的寡聚性質(zhì)與其在細胞內(nèi)的功能相關(guān),然而機理尚不清楚。最近有報道稱,FMRP N端結(jié)構(gòu)域通過結(jié)合染色質(zhì)在DNA損傷響應(yīng)過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用,但FMRP是否以及如何識別某種組蛋白翻譯后修飾均未被解答。本論文經(jīng)過篩選不同氨基酸殘基長度和結(jié)構(gòu)域個數(shù)的截短體蛋白,采用原核表達和純化獲得人源FMRPN端蛋白,使用固定沉淀劑的分子印跡聚合物(piMIPs)作為成核劑得到FMRP1-209的高質(zhì)量晶體,運用分子置換法解析其三維結(jié)構(gòu)(簡稱為FMRP-NT)。晶體結(jié)構(gòu)顯示,FMRP-NT由三個結(jié)構(gòu)域和兩條結(jié)構(gòu)域間的長loop構(gòu)成,三個結(jié)構(gòu)域呈近似線性的排列。本論文發(fā)現(xiàn)FMRP-NT的127-200殘基部分是一個獨立的結(jié)構(gòu)域。生物信息學分析和結(jié)構(gòu)比對揭示它是KH結(jié)構(gòu)域的一種新亞型,本論文將其命名為KHO。因為在典型的KH結(jié)構(gòu)域中高度保守的RNA識別基序"GXXG"和兩個異亮氨酸在KHO中不存在,所以本論文推測它有與其他KH結(jié)構(gòu)域不同的功能。本論文還發(fā)現(xiàn),在FMRP-NT晶體結(jié)構(gòu)的一個不對稱單元中存在兩個分子間二硫鍵Cys99-Cys99,每個二硫鍵介導兩個FMRP-NT分子間形成一個小疏水界面。本論文首次解析了FMRP N末端結(jié)構(gòu)域Tudorl和Tudor2的晶體結(jié)構(gòu),通過將其分別與已報道的兩個結(jié)構(gòu)域的NMR結(jié)構(gòu)進行對比,證明piMIPs沒有改變其結(jié)構(gòu),因此將piMIPs應(yīng)用于FMRP-NT的晶體優(yōu)化是有效的。分析FMRP-NT整體結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn),Tudorl結(jié)構(gòu)域的一些殘基通過介導結(jié)構(gòu)域和結(jié)構(gòu)域間及結(jié)構(gòu)域和loop間的相互作用在穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中扮演重要角色。FMRP-NT野生型及其基于結(jié)構(gòu)分析的突變體的凝膠過濾層析實驗、分析超速離心實驗和X射線小角散射實驗的結(jié)果表明,FMRP-NT在溶液中存在不同形式的二聚體,Ile106是FMRP-NT在溶液中二聚化的關(guān)鍵位點。基于文獻報道及FMRP-NT的結(jié)構(gòu)信息,本論文進行FMRP識別組蛋白翻譯后修飾的研究。微量熱泳動實驗和等溫滴定量熱實驗證明FMRP N端結(jié)構(gòu)域與含有三位點修飾的一段組蛋白H4多肽(E320)存在較強結(jié)合,本論文進一步通過截短E20進行實驗發(fā)現(xiàn)E20多肽C端不帶修飾的10個氨基酸殘基對其與FMRP N端結(jié)構(gòu)域的結(jié)合是必需的。本論文的結(jié)果表明,FMRP N端包含一個新亞型的KH結(jié)構(gòu)域KHO; FMRP N端結(jié)構(gòu)域在溶液中以多種二聚體形式存在并能夠結(jié)合含有修飾的組蛋白多肽。這些發(fā)現(xiàn)為闡明FMRP在細胞中的功能提供了新的實驗依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：脆性X綜合征 X射線晶體學 FMRP KH0 二聚化 組蛋白修飾
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R749
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 引言11-32
• 1.1 FMRP的研究進展11-20
• 1.2 組蛋白翻譯后修飾的研究進展20-30
• 1.3 本論文的研究目的及意義30-32
• 第二章 實驗材料與方法32-47
• 2.1 實驗材料32-35
• 2.2 實驗方法35-47
• 第三章 實驗結(jié)果與分析47-75
• 3.1 重組FMRP的表達和純化實驗揭示其N末端結(jié)構(gòu)域可進行晶體學研究47-51
• 3.2 蛋白晶體培養(yǎng)、優(yōu)化和結(jié)構(gòu)解析揭示FMRP-NT晶體結(jié)構(gòu)51-57
• 3.3 FMRP-NT晶體結(jié)構(gòu)分析揭示一種新亞型KH結(jié)構(gòu)域KH057-59
• 3.4 Tudorl結(jié)構(gòu)域在維持FMRP-NT整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性中發(fā)揮關(guān)鍵作用59-61
• 3.5 基于晶體結(jié)構(gòu)對FMRP-NT在溶液中二聚化機理的研究61-68
• 3.6 FMRP結(jié)合一條含三個翻譯后修飾的組蛋白多肽68-75
• 第四章 討論75-83
• 4.1 piMIPs不改變FMRP-NT的晶體結(jié)構(gòu)75-76
• 4.2 FMRP含有一種新亞型KH結(jié)構(gòu)域KH076-79
• 4.3 FMRP的半胱氨酸79-83
• 第五章 結(jié)論83-84
• 參考文獻84-91
• 致謝91-92
• 個人簡歷92

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1 陳建業(yè),張f[;“溴”結(jié)構(gòu)域研究進展[J];國外醫(yī)學(分子生物學分冊);2002年03期

2 馬素參,黃海明,彭雋敏,俞強,任瑞寶,高友鶴;快速構(gòu)建蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域克隆庫的方法[J];中國生物化學與分子生物學報;2003年04期

3 薛紅,韋勁松;具有PR/SET結(jié)構(gòu)域的抑癌基因研究進展[J];國外醫(yī)學(分子生物學分冊);2003年02期

4 張莉,趙晶,楊安鋼,王成濟;轉(zhuǎn)運結(jié)構(gòu)域的研究進展[J];醫(yī)學分子生物學雜志;2004年06期

5 鄭宗明,顧曉波,俞海青,梁鳳來,劉如林;非核糖體肽合成酶主要結(jié)構(gòu)域的研究進展[J];中國抗生素雜志;2005年02期

6 李華;林葵;吳更;;PDZ結(jié)構(gòu)域的結(jié)構(gòu)特點及其識別特異性配體的機制[J];中國生物化學與分子生物學報;2011年12期

7 汪俊漢;李臣鴻;;認識Munc13[J];現(xiàn)代生物醫(yī)學進展;2012年08期

8 牟一;蔡鵬飛;高友鶴;;PDZ結(jié)構(gòu)域中間序列結(jié)合特性及其臨床應(yīng)用[J];基礎(chǔ)醫(yī)學與臨床;2012年10期

9 劉孟珉,張紹文,賀福初,陳竺;人EEN蛋白的結(jié)構(gòu)預測和功能分析[J];中國生物化學與分子生物學報;1999年06期

10 周妍嬌,李令媛,茹炳根;金屬硫蛋白及其結(jié)構(gòu)域突變體的紫外和圓二色光譜學研究[J];中國生物化學與分子生物學報;2000年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫婧;敬閏宇;吳鏑;李夢龍;李益洲;;基于機器學習方法的結(jié)構(gòu)域預測[A];第十一屆全國計算（機）化學學術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

2 孟剛;代方銀;陳聰;魯成;;WW結(jié)構(gòu)域及相關(guān)蛋白在腫瘤發(fā)生中的作用[A];第十屆家（柞）蠶遺傳育種及良種繁育學術(shù)研討會論文集[C];2013年

3 王長振;楊俊濤;周宇;叢建波;先宏;郭林超;唐麗;吳可;;LSECtin CRD結(jié)構(gòu)域的運行性研究[A];第十一次中國生物物理學術(shù)大會暨第九屆全國會員代表大會摘要集[C];2009年

4 李鵬云;丁怡;吳蓓麗;舒翠玲;沈倍奮;饒子和;;FKBP52 N端結(jié)構(gòu)域的晶體結(jié)構(gòu)[A];第九次全國生物物理大會學術(shù)會議論文摘要集[C];2002年

5 宋婀莉;田瑞;馬素參;高友鶴;;PDZ結(jié)構(gòu)域低豐度配體的篩選方法[A];中國蛋白質(zhì)組學第三屆學術(shù)大會論文摘要[C];2005年

6 應(yīng)躍斌;宋見惠;陳樞青;;大腸桿菌T蛋白獨立結(jié)構(gòu)域的活性研究[A];浙江省生物化學與分子生物學學術(shù)交流會論文集[C];2005年

7 呂丹;張君;張毓;陳慰峰;;UNC5CL表達調(diào)控及誘導表達[A];第六屆全國免疫學學術(shù)大會論文集[C];2008年

8 金美芳;丁向明;仇灝;吳士良;周迎會;;多肽:N-乙酰氨基半乳糖轉(zhuǎn)移酶2原核與真核表達及其蓖麻蛋白樣結(jié)構(gòu)域同源建模[A];第八屆全國復合糖生物化學與分子生物學學術(shù)會議論文摘要論文集[C];2004年

9 豐竹;張斌;劉謹;周嚴;周海軍;彭小忠;袁建剛;強伯勤;;人ENCI的cDNA的克隆、表達與功能研究[A];中國生物化學與分子生物學會第八屆會員代表大會暨全國學術(shù)會議論文摘要集[C];2001年

10 馮延瓊;石亞偉;;以PDZ結(jié)構(gòu)域為靶標的中藥有機小分子配體篩選[A];第三屆泛環(huán)渤海（七省二市）生物化學與分子生物學會——2012年學術(shù)交流會論文集[C];2012年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 記者 王春;我學者認知一個新的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域[N];科技日報;2004年

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1 黃靜;環(huán)腺苷酸受體蛋白的結(jié)構(gòu)與功能研究[D];復旦大學;2013年

2 李海云;水稻白葉枯病菌磷酸二酯酶PdeR互作蛋白鑒定及其功能研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學院;2015年

3 魏璽;MDMX通過與p53蛋白的二次作用抑制p53 DNA結(jié)合功能的分子機制[D];天津醫(yī)科大學;2015年

4 劉璐;一株海洋來源鏈格孢聚酮合酶及真菌非還原型聚酮合酶PT結(jié)構(gòu)域系統(tǒng)研究[D];中國海洋大學;2015年

5 許浩然;可溶性鳥苷酸環(huán)化酶H-NOX結(jié)構(gòu)域一氧化碳結(jié)合態(tài)的結(jié)構(gòu)研究[D];吉林大學;2016年

6 呂薈;裂殖酵母Dis312的結(jié)構(gòu)與功能研究[D];中國科學技術(shù)大學;2016年

7 李慧;Smurf1與PIP5K1C之間的負反饋調(diào)控在肺癌發(fā)生與肺癌轉(zhuǎn)移過程中的研究[D];華東師范大學;2013年

8 陳振行;人脆性X智力障礙蛋白FMRP氨基端結(jié)構(gòu)域的結(jié)構(gòu)和功能研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學;2016年

9 戴海明;人Coactosin Like Protein及MICAL_1 Calponin Homolgy結(jié)構(gòu)域的結(jié)構(gòu)與功能研究[D];中國科學技術(shù)大學;2006年

10 楊冬;蛋白質(zhì)組水平蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)域特征與其表達特征相互關(guān)系研究[D];中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院;2009年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 喬瑋博;Caldicellulosiruptor kronotskyensis 2002木聚糖內(nèi)切酶的分子催化機理及結(jié)構(gòu)域多態(tài)性[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2015年

2 薛丁榕;水稻白葉枯病菌c-di-GMP信號代謝酶相關(guān)基因PXO_03877和PXO_01021的功能分析[D];中國農(nóng)業(yè)科學院;2015年

3 龔慶天;基于結(jié)構(gòu)域的基因功能預測算法開發(fā)及應(yīng)用[D];復旦大學;2014年

4 段英俊;PICK1蛋白與幾種配體相互作用研究[D];山西大學;2014年

5 林子玉;SpA單結(jié)構(gòu)域突變體組合噬菌體文庫的構(gòu)建及體外進化篩選[D];安徽醫(yī)科大學;2015年

6 李娜娜;pSn受體在PRRSV-ADE中的作用及PRRSV感染小鼠模型的探討[D];河南農(nóng)業(yè)大學;2014年

7 彭統(tǒng)全;串聯(lián)表達蛋白A/G/L Ig結(jié)合結(jié)構(gòu)域及其在口蹄疫鑒別診斷中的應(yīng)用[D];東北農(nóng)業(yè)大學;2015年

8 徐曼;Cry1A類蛋白交換結(jié)構(gòu)域?qū)⑾x活性影響的研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學;2015年

9 王濤濤;水稻花器官發(fā)育相關(guān)的OsREP1結(jié)構(gòu)域分析[D];江西農(nóng)業(yè)大學;2012年

10 程詩萌;CDK9的SUMO化修飾研究[D];華東師范大學;2013年

，

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