發(fā)布時(shí)間：2021-04-05 21:45

　　轉(zhuǎn)錄因子是一種具有序列特異性的DNA結(jié)合蛋白。隨著蛋白質(zhì)晶體解析技術(shù)的飛速發(fā)展,已經(jīng)積累了大量的轉(zhuǎn)錄因子核酸復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu),但這些結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)仍不足以解釋轉(zhuǎn)錄因子-核酸復(fù)合物穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)變化的機(jī)制。大量實(shí)驗(yàn)研究表明,金屬離子和基因突變會(huì)影響轉(zhuǎn)錄因子和核酸結(jié)合的穩(wěn)定性。因此,研究金屬離子和基因突變?cè)谵D(zhuǎn)錄因子蛋白-DNA相互作用過(guò)程中的識(shí)別和調(diào)控機(jī)理具有重要意義,也使這一領(lǐng)域成為表觀遺傳學(xué)的研究熱點(diǎn)。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研和晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)搜索,本研究最終選取了c AMP響應(yīng)元件結(jié)合蛋白/c AMP響應(yīng)元件（CREB/CRE）復(fù)合物作為研究鎂離子效應(yīng)的體系,確定了WRKY/W-box復(fù)合物作為研究基因突變效應(yīng)的體系。通過(guò)比較不同體系中鎂離子的缺失和核酸上基因突變對(duì)轉(zhuǎn)錄因子與核酸復(fù)合物穩(wěn)定性的影響,研究轉(zhuǎn)錄因子和核酸的調(diào)控機(jī)制。為此,首先對(duì)所選體系進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的分子動(dòng)力學(xué)模擬,然后分別從均方根偏差、均方根波動(dòng)、回旋半徑、溶液可及表面積、氫鍵、DNA結(jié)構(gòu)參數(shù)、蛋白質(zhì)相對(duì)構(gòu)象和結(jié)合自由能等角度進(jìn)行了分析和系統(tǒng)比較,主要進(jìn)行了以下幾方面的研究工作:1、以CREB與CRE復(fù)合物為例,研究了鎂離子對(duì)轉(zhuǎn)錄因子CRE蛋白與D... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

CREB-CRE復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)示意圖

轉(zhuǎn)錄因子-核酸復(fù)合物穩(wěn)定性的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究5統(tǒng)中信息的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)存與CREB調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的活性以及其磷酸化水平密切相關(guān)(Lavivetal2019)。圖1-2導(dǎo)致CREB因子磷酸化的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路(Carlezonetal2005)根據(jù)激活它們的外部刺激，不同的顏色代表不同的信號(hào)級(jí)聯(lián)。路徑之間的串?dāng)_由箭頭指示。虛線表示存在未標(biāo)示出的中間激酶。CaMKⅣ：Ca2+鈣調(diào)蛋白依賴性激酶IV；Erk：細(xì)胞外調(diào)節(jié)激酶；MAPKAP-K2：MAP激酶激活的蛋白激酶2；MSK：促分裂原和應(yīng)激激活激酶；p70S6K：p70S6激酶；PI-3K：磷酸肌醇3-激酶；PKA：依賴于環(huán)AMP的蛋白激酶；PLCγ：磷脂酶Cγ；RSK2：核糖體S6激酶2。Fig.1-2SignaltransductionpathwaysthatleadtophosphorylationofCREBfactors(Carlezonetal2005)Thedifferentsignalingcascadesarecolour-codedaccordingtotheexternalstimulusbywhichtheyareactivated.(Crosstalkbetweenpathwaysisindicatedbyarrows.Brokenlinesindicatethepresenceofintermediatekinasesnotshown.)CaMKⅣ,Ca2+calmodulin-dependentkinaseIV;Erk,extracellularregulatedkinase;MAPKAP-K2,MAP-kinase-activatedproteinkinase2;MSK,mitogenandstress-activatedkinase;p70S6K,p70S6kinase;PI-3K,phosphoinositide3-kinase;PKA,cyclic-AMP-dependentproteinkinase;PLCγ,phospholipaseCγ;RSK2,ribosomalS6kinase2.1.2.2CREB核酸識(shí)別特異性CREB蛋白堿性區(qū)域由16個(gè)氨基酸殘基組成，是bZIP轉(zhuǎn)錄因子的最保守核心部分，主要參與核定位和靶點(diǎn)DNA結(jié)合功能(Craigetal2001)。在CREB蛋白質(zhì)家

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2020屆碩士研究生學(xué)位（畢業(yè)）論文6族中蛋白堿性區(qū)域上的5個(gè)保守的殘基直接參與核酸識(shí)別，為N9XXR/KXXCR17(X代表可變位點(diǎn))，而在bZIP家族層次上其他三個(gè)位點(diǎn)保守，如圖1-3所示(Fujiietal2000)。研究發(fā)現(xiàn)位點(diǎn)8、10、15和28對(duì)于bZIP蛋白核酸結(jié)合特異性至關(guān)重要(Huhetal2012,Metalloetal1997,Montclareetal2001)。Montclare通過(guò)針對(duì)CREB蛋白26個(gè)分布于堿性區(qū)域和亮氨酸拉鏈區(qū)域的相關(guān)位點(diǎn)進(jìn)行單點(diǎn)丙氨酸突變，發(fā)現(xiàn)CREB中8號(hào)和10號(hào)位點(diǎn)分別由賴氨酸（Lys,K）和精氨酸(Arg,R)突變?yōu)楸彼?Ala,A)，從而導(dǎo)致CREB對(duì)CRE和TREmotif的結(jié)合特異性有顯著性變化。在CREB蛋白中15號(hào)和28號(hào)位點(diǎn)由谷氨酸(Glu,E)占據(jù)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)位點(diǎn)分別由E突變?yōu)锳，會(huì)導(dǎo)致CREB蛋白對(duì)CRE/TREmotif的結(jié)合特異性顯著下降(Montclareetal2001)。Meyer等通過(guò)實(shí)驗(yàn)定向改變了蛋白互作區(qū)域之間的一對(duì)蛋白相互作用，發(fā)現(xiàn)蛋白互作能力的改變直接導(dǎo)致核酸識(shí)別特異性的改變(Meyeretal2014)。圖1-3部分bZIP家族成員堿性區(qū)域氨基酸序列比對(duì)(Schumacheretal2000)堿基區(qū)殘基285～307為綠色，亮氨酸拉鏈殘基308～339為洋紅色。CREB序列上方的p表示在CREB-bZIPCRE復(fù)合物中和磷酸鹽接觸的殘基；B表示和堿基接觸的殘基；M表示與六水合鎂離子有相互作用的殘基。殘基Tyr307和Glu312，僅在CREB家族中保守并形成螺旋間氫鍵，呈黃色。殘基Gln321和Asn322使CREB中的二聚體接觸，呈白色。CREB二聚體中參與成對(duì)離子相互作用的殘基由一對(duì)填充箭頭和另一對(duì)空箭頭表示。序列比對(duì)強(qiáng)調(diào)了參與CREB家族二聚體穩(wěn)定性和選擇性殘基的保守性。Fig.1-3AminoacidsequencecomparisonofthebasicregionsofmembersfromseveralCREBfamilies(Schumacheretal2000)

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]bZIP轉(zhuǎn)錄因子與DNA相互作用中甲基化調(diào)控機(jī)制的分子模擬[D]. 別麗華.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018

碩士論文
[1]bZIP轉(zhuǎn)錄因子組合調(diào)控分子機(jī)制研究[D]. 熊樂(lè).華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3120157