【摘要】：固有免疫,也叫做非特異性免疫或者天然免疫,在脊椎動物中是抵御病原菌入侵的第一道防線,在無脊椎動物和植物中則是唯一的防御系統(tǒng)。天然免疫系統(tǒng)可以通過數(shù)目有限的一系列由胚系編碼的模式識別受體(pattern-recognition receptors, PRRs)來識別病原微生物產(chǎn)生的種類相對比較固定的代謝產(chǎn)物,也就是病原相關分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs).病原相關分子模式中非常具有代表性的一類就是作為大多數(shù)細菌細胞壁的重要組成成分的肽聚糖(Peptidoglycans, PGNs)。而肽聚糖識別蛋白(Peptidoglycan Recognition Proteins, PGRPs),就是一類可以專一性識別和/或水解肽聚糖的模式識別受體。從除線蟲以外的低等無脊椎動物到高等哺乳動物都存在結(jié)構上比較保守的肽聚糖識別蛋白,但它們的數(shù)量和功能有很大差異。文昌魚通常被視作脊椎動物祖先的模式生物,由于經(jīng)歷了一個被稱作“免疫大爆發(fā)”的過程,從而具有了種類非常豐富的天然免疫分子。文昌魚中目前已經(jīng)鑒定出來17-18種肽聚糖識別蛋白,通過生物信息學對它們進行分析,這些肽聚糖識別蛋白均含有酰胺酶活性所必須的關鍵性氨基酸殘基,可能作為效應分子行使功能。目前已經(jīng)被鑒定出來的青島文昌魚肽聚糖識別蛋白中,有3個被分別命名為BbtPGRP1-3的蛋白具有非常獨特結(jié)構域組成,它們都包含一個N端幾丁質(zhì)結(jié)合結(jié)構域和一個C端肽聚糖識別結(jié)構域。而幾丁質(zhì)結(jié)合結(jié)構域通常廣泛存在于各種動物和植物當中,通過多糖結(jié)合能力行使抗真菌和／或抗細菌功能。我們選取了青島文昌魚的BbtPGRP3蛋白作為研究靶標,解析了它的全長蛋白2.7 A的晶體結(jié)構,包括一個N端的類橡膠素(hevein-like)的幾丁質(zhì)結(jié)合結(jié)構域和一個C端的具有催化活性的肽聚糖識別結(jié)構域。同時我們通過定點突變結(jié)合酶活實驗,確定C端的肽聚糖識別結(jié)構域同時具有對DAP類型和Lys類型肽聚糖的酶活,并且對DAP類型肽聚糖的活性更高。而N端的幾丁質(zhì)結(jié)合結(jié)構域在幾丁質(zhì)結(jié)合能力之外,還可以通過多糖結(jié)合能力使全長BbtPGRP3相比單獨C端肽聚糖識別結(jié)構域?qū)ys類型肽聚糖的活性提高5倍,從而使得BbtPGRP3有一個更為廣譜的底物識別特性。最后,我們推測文昌魚的進化可能是一個基因水平轉(zhuǎn)移結(jié)合結(jié)構域重排的“模塊化進化”過程。
[Abstract]:Innate immunity, also known as nonspecific or innate immunity, is the first line of defense against pathogens in vertebrates and the only defense system in invertebrates and plants. The innate immune system can identify relatively fixed metabolites produced by pathogenic microorganisms by a limited number of pattern-recognition receptor receptors (PRRs) encoded by embryoids, that is, pathogen-associated molecular patternsassociated patterns (PAMPs). Peptidoglycans (PGNs), an important component of the cell wall of most bacteria, is one of the most representative of pathogen-associated molecular patterns. Peptidoglycan recognition proteins (PGRPs) are a kind of pattern recognition receptors that can specifically recognize and / or hydrolyze peptidoglycan. From low invertebrates except nematodes to higher mammals, there are conserved peptidoglycan recognition proteins, but their numbers and functions are very different. Amphioxus is often regarded as a model animal of vertebrate ancestors, with a very rich variety of innate immune molecules due to a process known as "immune explosion". At present, 17-18 peptidoglycan recognition proteins have been identified in amphioxus and analyzed by bioinformatics. These peptidoglycan recognition proteins all contain the key amino acid residues necessary for the activity of actamases. It may function as an effector molecule. Among the peptidoglycan recognition proteins of Qingdao amphioxus, three proteins named BbtPGRP1-3 have very unique domain composition. They contain a N-terminal chitin binding domain and a C-terminal peptidoglycan recognition domain. Chitin binding domains are commonly found in various animals and plants and function as antifungal and / or antimicrobial agents through polysaccharide binding ability. The BbtPGRP3 protein of Qingdao amphioxus was selected as the research target, and the crystal structure of its full-length protein 2.7 A was analyzed. It includes a chitin binding domain of N-terminal rubberoid (hevein-like) and a C-terminal peptidoglycan recognition domain with catalytic activity. At the same time, we confirmed that C-terminal peptidoglycan recognition domain had enzyme activity for DAP type and Lys type peptidoglycan, and had higher activity for DAP type peptidoglycan by site-directed mutation combined with enzyme activity experiment. In addition to the chitin binding ability, the N-terminal chitin binding domain can enhance the activity of the full-length BbtPGRP3 to Lys type peptidoglycan by 5 times compared with the single C-terminal peptidoglycan recognition domain. Thus, BbtPGRP3 has a wider spectrum of substrate recognition characteristics. Finally, we speculate that the evolution of amphioxus may be a "modular evolution" process of gene horizontal transfer and domain rearrangement.
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：Q51

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 張嶸;張景海;LEE Bok Luel;趙明沂;王金春;;黃粉蟲β-1,3-葡聚糖識別蛋白的分離純化及部分生物學功能[J];昆蟲學報;2009年01期

2 齊志濤;高謙;黃貝;昌鳴先;聶品;;非洲爪蟾短型肽聚糖識別蛋白基因的克隆與鑒定[J];水生生物學報;2010年05期

3 呂成偉,陳政良;肽聚糖識別蛋白[J];免疫學雜志;2002年S1期

4 張嶸,李福律,吳春福;一種新的(1→3)-β-D-葡聚糖識別蛋白的鑒定及其分子克隆[J];中國生化藥物雜志;2004年04期

5 齊志濤;張啟煥;王資生;王愛民;黃貝;昌鳴先;聶品;;非洲爪蟾中一種長型肽聚糖識別蛋白的克隆與表達分析(英文)[J];動物學研究;2011年04期

6 梁虹;王安利;王維娜;;無脊椎動物模式識別蛋白研究進展[J];生理科學進展;2006年02期

7 全智勇;徐晉麟;;錯配識別蛋白MutS的研究及應用進展[J];生命科學;2006年04期

8 王芬;邢玉華;王微;譚俊杰;劉剛;張部昌;陳惠鵬;;大腸桿菌錯配識別蛋白MutS的表達與活性鑒定[J];軍事醫(yī)學;2011年12期

9 劉慧慧,李太武,蘇秀榕;鮑配子識別蛋白的進化[J];浙江海洋學院學報(自然科學版);2004年02期

10 劉慧慧,李太武,蘇秀榕,黃濱;鮑配子識別蛋白的研究[J];動物學雜志;2003年06期

相關會議論文 前2條

1 陳楊;鄭良彪;凌爾軍;;岡比亞按蚊肽聚糖識別蛋白PGRP-LC1的功能研究[A];全國寄生蟲學與熱帶醫(yī)學學術研討會論文集[C];2008年

2 聶舟;徐霞紅;周江;韓逸陶;姚守拙;;蛋白激酶的功能傳感研究[A];第八屆全國化學生物學學術會議論文摘要集[C];2013年

相關博士學位論文 前7條

1 汪文捷;文昌魚肽聚糖識別蛋白BbtPGRP3的結(jié)構和功能研究[D];中國科學技術大學;2016年

2 何慶仲;尋找新的組蛋白賴氨酸去甲基化酶和甲基化賴氨酸識別蛋白[D];北京協(xié)和醫(yī)學院;2015年

3 張巍;人體內(nèi)2種表觀遺傳修飾識別蛋白和2種支架蛋白的結(jié)構研究[D];華中師范大學;2013年

4 姚鋒;文昌魚肽聚糖識別蛋白基因的表達及功能[D];中國海洋大學;2012年

5 吳孟;組蛋白H3四號位賴氨酸甲基化識別蛋白的鑒定及其功能研究[D];華東師范大學;2012年

6 張嶸;黃粉蟲β-1，，3-葡聚糖識別蛋白的分離純化、部分生物學功能及其基因克隆[D];沈陽藥科大學;2006年

7 李新娜;關于人類肽聚糖識別蛋白的實驗研究[D];中國醫(yī)科大學;2004年

相關碩士學位論文 前1條

1 王芬;錯配識別蛋白MutS的重組表達和活性研究[D];安徽大學;2012年

本文編號：2136182