人类Smad7的N端结构域(NTD)蛋白质的折叠性质研究

摘要

Smad7是一种重要的抑制型Smad蛋白，它主要通过竞争受体调控型Smad与细胞膜上I型TGF-β受体之间的结合，来调节TGF-β受体的泛素化和降解，对TGF-β信号通路起负调节作用。Smad7的N端结构域(NTD)在介导Smad7与E3泛素连接酶Smurf2和E2泛素结合酶UbcH7的相互作用过程中起关键作用，但是我们对它的生物化学和结构生物学特性知之甚少。
　　本论文首先采用生物信息学方法对人类Smad7氨基酸序列的折叠倾向性进行分析，并且结合二级结构预测和多物种间抑制型 Smad序列对比得到预测的Smad7-NTD蛋白的性质特征。然后我们构建一系列删除不同长度N端序列和中间预测Loop序列的重组蛋白，对这些蛋白进行生物化学特性分析。结果显示：Smad7的N端前20个左右的氨基酸影响Smad7-NTD蛋白的可溶性，它的删除会造成蛋白质不溶或聚集，因此推测这些氨基酸残基在蛋白质折叠中有非常重要的作用。同时由生物信息和生物化学实验的结果可以看出，Smad7-NTD的N端存在一个不参与折叠的无规Loop结构，这个Loop的存在导致Smad7-NTD蛋白易降解，而删除这段Loop可以提高蛋白质的稳定性，使蛋白更适用于后期结晶实验的研究。
　　同时本论文对另一种抑制型Smad蛋白Smad6进行了生物信息学分析，发现其结构预测与Smad7相似，但是对其蛋白质的性质还有待进一步研究。同时也对序列与其他R-Smad高度同源，但是功能却不一样的Smad2-MH1结构域进行了纯化与初步结晶研究，表达了删除部分氨基酸残基且性质稳定、可用来做结晶的Smad2-MH1重组蛋白。

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缩略词表

第1章 绪论

1.1 TGF‐β信号通路的研究背景

1.2 TGF‐β信号的传导

1.3 TGF‐β信号通路的Smad蛋白家族

1.4抑制型Smad蛋白研究进展

1.5 Smad7‐NTD的作用以及研究现状

1.6生物信息学的意义及其应用

1.7结构生物学及其研究目的

1.8本实验的研究内容和意义

第2章 材料与方法

2.1主要仪器

2.2材料

2.3主要试剂的配制

2.4主要实验方法

第3章 Human Smad7-NTD生物信息学分析

3.1前言

3.2实验结果

3.3本章小结

第4章 Smad7的N端约20个氨基酸残基对其蛋白可溶性有重要影响

4.1前言

4.2实验结果

4.3本章小结

第5章 Smad7-NTD中预测Loop结构对蛋白质性质的影响

5.1前言

5.2实验结果

5.3本章小结

第6章 Smad6-NTD生物信息学分析

6.1前言

6.2实验结果

6.3本章小结

第7章 Smad2-MH1结构生物学研究

7.1前言

7.2实验结果

7.3本章小结

第8章 总结与展望

8.1总结

8.2展望

参考文献

附录I

附录II

附录III

致谢

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