【摘要】：蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)主要的功能執(zhí)行者,幾乎參與所有的生命活動(dòng)。雖然DNA-mRNA-蛋白質(zhì)的信息傳遞方向早已為大家所知,但是還有很多細(xì)節(jié)都不清楚。尤其是少數(shù)殘基的差異對(duì)蛋白質(zhì)在溶液中穩(wěn)定性的影響,對(duì)構(gòu)象自由能的影響,對(duì)寡聚狀態(tài)的影響,對(duì)底物-蛋白和蛋白-蛋白相互作用的影響,以及最終到底會(huì)對(duì)蛋白質(zhì)的功能造成多大的影響,目前還沒有一個(gè)通用的解決辦法,而只能通過生化實(shí)驗(yàn)或模擬計(jì)算的手段一個(gè)個(gè)案例具體地進(jìn)行。這些對(duì)具體案例的分析,不僅有利于更加具體地了解特定的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和生物功能,而且可以為理解蛋白質(zhì)序列-結(jié)構(gòu)-功能之間更加細(xì)微精確的對(duì)應(yīng)關(guān)系提供參考,因而也可以為進(jìn)一步提高蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)的成功率提供幫助。分子動(dòng)力學(xué)模擬是研究蛋白質(zhì)序列-結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系非常重要的方法之一。在本文中,我利用分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)具體探討了細(xì)胞脫落酸受體家族的不同亞家族之間序列差異與其結(jié)構(gòu)和功能差異的關(guān)系(第二章)。通過對(duì)比分析,我證實(shí)了不同細(xì)胞脫落酸受體亞家族的單體,同二聚體和受體-磷酸酶異二聚體的穩(wěn)定性對(duì)細(xì)胞脫落酸具有不同程度的依賴性。這兩個(gè)亞家族之間的某些序列上的差異可能是造成上述結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差異的原因,并進(jìn)一步造成了功能上的差異。自由能計(jì)算(第三章)的結(jié)果同樣支持兩個(gè)細(xì)胞脫落酸受體亞家族具有不同的組成型抑制下游磷酸酶的活性。蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)一方面可以檢測(cè)我們對(duì)蛋白質(zhì)序列-結(jié)構(gòu)的理解,另一方面設(shè)計(jì)具有特定結(jié)構(gòu)和功能的蛋白具有極高的潛在應(yīng)用價(jià)值。分子模擬技術(shù)可以應(yīng)用于蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)的優(yōu)化,篩選和檢測(cè)反饋。在第四章中,我們利用分子動(dòng)力學(xué)模擬探討了設(shè)計(jì)蛋白經(jīng)過定向進(jìn)化得到改良的可能的分子機(jī)制,討論了定向進(jìn)化得到的突變體中各突變位點(diǎn)參與的氫鍵的變化對(duì)設(shè)計(jì)蛋白穩(wěn)定性的影響。在第五章中,我們探討了如何以分子動(dòng)力學(xué)模擬為輔助提高設(shè)計(jì)蛋白的抗聚沉性能。利用分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)結(jié)合蛋白質(zhì)空間聚沉性能打分函數(shù),我們判斷出影響目的蛋白溶解性的可能的位點(diǎn),并進(jìn)行了相應(yīng)的突變。改進(jìn)后的蛋白的溶解性獲得了一定程度的提高。
【圖文】：

兩個(gè)亞基并排排列，呈現(xiàn)出一種兩重對(duì)稱。但是另一些蛋白的同二聚體結(jié)逡逑構(gòu)被報(bào)道結(jié)合了一分子的ＡＢＡ５４－５５，在其中一個(gè)亞基結(jié)合了邋ＡＢＡ之后，該亞基逡逑的結(jié)合口袋就會(huì)關(guān)閉，形成一種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)（圖１．３Ｂ）。對(duì)比這些結(jié)構(gòu)后會(huì)發(fā)現(xiàn)，逡逑無論是結(jié)合一分子ＡＢＡ的非對(duì)稱的還是不結(jié)合ＡＢＡ的對(duì)稱的同二聚體結(jié)構(gòu)，逡逑它們的三維空間結(jié)構(gòu)總體上非常相似，亞基間的相互作用界面也非常保守。但是逡逑在非對(duì)稱結(jié)構(gòu)中，有ＡＢＡ結(jié)合的亞基是閉合狀態(tài)，這種閉合狀態(tài)下，亞基上的逡逑ｇａｔｅ和ｌａｔｃｈ都參與到了與另一個(gè)亞基的相互作用界面中。而在沒有ＡＢＡ結(jié)合的逡逑對(duì)稱的同二聚體結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)亞基都處于打開狀態(tài)，這時(shí)ｌａｔｃｈ是遠(yuǎn)離ｇａｔｅ的，逡逑１１逡逑

的ｒｅｃｏｉｌ螺旋在殘基Ｔｈｒｌ５６周圍被部分破壞。逡逑只有ｇａｔｅ參與到與另一個(gè)亞基的相互作用。從結(jié)構(gòu)上看，兩個(gè)亞基同時(shí)處于關(guān)閉逡逑狀態(tài)對(duì)于同二聚體的形成可能是不利的。圖１．４邋Ａ顯示了復(fù)制閉合構(gòu)象的亞基，逡逑并比對(duì)、替換掉同二聚體的另一個(gè)處于打開構(gòu)象的亞基后的結(jié)構(gòu)，可以發(fā)現(xiàn)，，兩逡逑個(gè)亞基同時(shí)處于閉合狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致ｇａｔｅ和ｒｅｃｏｉ丨發(fā)生嚴(yán)重的空間上的碰撞、排斥。逡逑圖１．４邋Ｂ顯示了與兩個(gè)ＡＢＡ類似物結(jié)合的ＰＹＲ１同二聚體結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)中，其逡逑中一個(gè)亞基的ｒｅｃｏｉｌ螺旋在殘基Ｔｈｒｌ５６周圍被部分破壞。這些簡單的分析暗示逡逑了當(dāng)處于ＡＢＡ過量的溶液中時(shí)，兩個(gè)亞基同時(shí)結(jié)合ＡＢＡ可能會(huì)導(dǎo)致同二聚體逡逑的不穩(wěn)定甚至解離。這個(gè)分析結(jié)果與ＰＹＲ１，ＰＹＬ３的生化實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的６４＿逡逑６５，并且可能是同二聚體結(jié)構(gòu)響應(yīng)不同濃度ＡＢＡ的方式之一。這里需要提及的逡逑是，目前所有的ＰＹＬ的同二聚體結(jié)構(gòu)中，有兩個(gè)是同時(shí)結(jié)合ＡＢＡ的，但是結(jié)合逡逑兩分子ＡＢＡ的同二聚體結(jié)構(gòu)與之前我們提到的其他同二聚體結(jié)構(gòu)構(gòu)象上有很大逡逑區(qū)別，它們的亞基之間是接近于“頭”對(duì)“尾”的反式排列的６４。并且這個(gè)反式逡逑的二聚體的生化實(shí)驗(yàn)顯示這種二聚體狀態(tài)應(yīng)該是二聚體解離過程的中間態(tài)。逡逑有研宄者因此提出
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：Q51

【參考文獻(xiàn)】

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1 David J.Weston;;Abscisic Acid Receptors:Past,Present and Future[J];Journal of Integrative Plant Biology;2011年06期

本文編號(hào)：2662544