轉錄因子是一種具有序列特異性的DNA結合蛋白。隨著蛋白質晶體解析技術的飛速發(fā)展,已經積累了大量的轉錄因子核酸復合物晶體結構,但這些結構數據仍不足以解釋轉錄因子-核酸復合物穩(wěn)定性動態(tài)變化的機制。大量實驗研究表明,金屬離子和基因突變會影響轉錄因子和核酸結合的穩(wěn)定性。因此,研究金屬離子和基因突變在轉錄因子蛋白-DNA相互作用過程中的識別和調控機理具有重要意義,也使這一領域成為表觀遺傳學的研究熱點。通過文獻調研和晶體結構數據搜索,本研究最終選取了c AMP響應元件結合蛋白/c AMP響應元件（CREB/CRE）復合物作為研究鎂離子效應的體系,確定了WRKY/W-box復合物作為研究基因突變效應的體系。通過比較不同體系中鎂離子的缺失和核酸上基因突變對轉錄因子與核酸復合物穩(wěn)定性的影響,研究轉錄因子和核酸的調控機制。為此,首先對所選體系進行了長時間的分子動力學模擬,然后分別從均方根偏差、均方根波動、回旋半徑、溶液可及表面積、氫鍵、DNA結構參數、蛋白質相對構象和結合自由能等角度進行了分析和系統(tǒng)比較,主要進行了以下幾方面的研究工作:1、以CREB與CRE復合物為例,研究了鎂離子對轉錄因子CRE蛋白與D... 

【文章來源】：華中農業(yè)大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

CREB-CRE復合物的晶體結構示意圖

轉錄因子-核酸復合物穩(wěn)定性的分子動力學模擬研究5統(tǒng)中信息的長時儲存與CREB調節(jié)轉錄的活性以及其磷酸化水平密切相關(Lavivetal2019)。圖1-2導致CREB因子磷酸化的信號轉導通路(Carlezonetal2005)根據激活它們的外部刺激，不同的顏色代表不同的信號級聯。路徑之間的串擾由箭頭指示。虛線表示存在未標示出的中間激酶。CaMKⅣ：Ca2+鈣調蛋白依賴性激酶IV；Erk：細胞外調節(jié)激酶；MAPKAP-K2：MAP激酶激活的蛋白激酶2；MSK：促分裂原和應激激活激酶；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核酸識別特異性CREB蛋白堿性區(qū)域由16個氨基酸殘基組成，是bZIP轉錄因子的最保守核心部分，主要參與核定位和靶點DNA結合功能(Craigetal2001)。在CREB蛋白質家

華中農業(yè)大學2020屆碩士研究生學位（畢業(yè)）論文6族中蛋白堿性區(qū)域上的5個保守的殘基直接參與核酸識別，為N9XXR/KXXCR17(X代表可變位點)，而在bZIP家族層次上其他三個位點保守，如圖1-3所示(Fujiietal2000)。研究發(fā)現位點8、10、15和28對于bZIP蛋白核酸結合特異性至關重要(Huhetal2012,Metalloetal1997,Montclareetal2001)。Montclare通過針對CREB蛋白26個分布于堿性區(qū)域和亮氨酸拉鏈區(qū)域的相關位點進行單點丙氨酸突變，發(fā)現CREB中8號和10號位點分別由賴氨酸（Lys,K）和精氨酸(Arg,R)突變?yōu)楸彼?Ala,A)，從而導致CREB對CRE和TREmotif的結合特異性有顯著性變化。在CREB蛋白中15號和28號位點由谷氨酸(Glu,E)占據，實驗發(fā)現這兩個位點分別由E突變?yōu)锳，會導致CREB蛋白對CRE/TREmotif的結合特異性顯著下降(Montclareetal2001)。Meyer等通過實驗定向改變了蛋白互作區(qū)域之間的一對蛋白相互作用，發(fā)現蛋白互作能力的改變直接導致核酸識別特異性的改變(Meyeretal2014)。圖1-3部分bZIP家族成員堿性區(qū)域氨基酸序列比對(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二聚體中參與成對離子相互作用的殘基由一對填充箭頭和另一對空箭頭表示。序列比對強調了參與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】：
博士論文
[1]bZIP轉錄因子與DNA相互作用中甲基化調控機制的分子模擬[D]. 別麗華.華中農業(yè)大學 2018

碩士論文
[1]bZIP轉錄因子組合調控分子機制研究[D]. 熊樂.華中農業(yè)大學 2016



本文編號：3120157