海洋分枝杆菌中P450蛋白和人源TCF蛋白截短体的晶体学研究

摘要

海洋分枝杆菌(Mycobacterium marinum)是一种非结核杆菌，主要感染鱼类，当其感染了人类时，细菌会主要分布在皮肤上，很少有深入感染。海洋分枝杆菌与结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis，简称Mtb或TB)亲缘关系密切，其氨基酸序列相似性高达85％，广泛用作研究结核分枝杆菌致病性的模式细菌。细胞色素P450是一种单加氧酶，广泛存在于从细菌到人类的各种生物体内，在生命代谢过程中发挥着重要作用。结核分枝杆菌中含有20种P450，其基因密度远远高于其他生物，这说明P450蛋白在其致病性及抗药性功能中发挥着重要作用。目前对CYP126A3和CYP105Q4的底物及功能方面的研究较少，经蛋白序列比对发现两种蛋白与结核分枝杆菌中的两种P450蛋白分别有39%和33%的同源性。我们希望通过对两种蛋白结构的研究推测其在海洋分枝杆菌中可能的功能及其底物类型，进而为了解结核杆菌的致病性及抗药性机制提供一定的线索。
　　T细胞因子（TCF）在经典Wnt信号通路中有着至关重要的作用，它能够招募β-catenin与目的基因进行结合，进而调控下游目的基因的表达。近年来的研究发现TCF蛋白中存在两个DNA结合结构域即HMG DNA结合结构域和C-clamp结构域。C-clamp结构域在TCF蛋白与DNA的结合及对下游基因的激活具有重要作用，特别是对一些较弱的Wnt反应元件（WREs）。而这些较弱的WREs通常对细胞的生长和细胞周期发挥着重要的调节作用。且C-clamp结构域从果蝇到人体都很保守，这说明其在生物体基因调控中发挥着重要作用。
　　本论文利用结构生物学的手段和方法，对所研究的蛋白进行了克隆，表达，纯化，结晶条件的尝试和数据的收集。通过 X射线衍射技术，收集得到来源于海洋分枝杆菌的CYP126A3蛋白一套分辨率为1.75?的数据。通过数据的分析处理得知，该晶体一个不对称单位只有一个蛋白分子，溶剂含量为52.1%，马修斯常数为2.57?3Da-1。该晶体的晶胞参数为a=63.08，b=105.84，c=138.48?，α=β=γ=90o，属于 C222或 C2221空间群。正确的空间群必须在找到相位后才能确定，目前结构解析工作在进一步进行中，相同来源的 CYP105Q4蛋白的晶体还在进一步优化中。对于人源 TCFt蛋白，我们得到蛋白与 DNA寡聚多核苷酸的复合物，并得到初筛晶体，目前在进行下一步的相关工作。

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第一章 引言

第一节 海洋分枝杆菌相关背景介绍

第二节 细胞色素P450

第三节：海洋分枝杆菌中P450蛋白

第四节 T细胞因子TCF的研究背景

第五节 研究的内容及意义

第六节 论文结构安排

第二章 基本的实验原理及方法

第一节 蛋白基本信息分析及预测

第二节 重组质粒的构建

第三节 表达系统的选择

第四节 蛋白质的分离与纯化

第五节 蛋白的结晶与数据处理

第三章 CYP126A3的表达，纯化与结晶

第一节 CYP126A3基因的克隆

第二节 CYP126A3蛋白的表达纯化

第三节 CYP126A3蛋白质的结晶

第四章 CYP105Q4蛋白表达，纯化与结晶

第一节 CYP105Q4蛋白的表达

第二节 CYP105Q4蛋白的提取纯化

第三节 CYP105Q4蛋白的结晶

第五章 TCF中HMG和C-clamp结构域截短体TCFt的表达纯化

第一节 TCFt蛋白的基本理化信息的预测

第二节 TCFt蛋白的基因克隆

第三节 目的蛋白的表达与纯化

第六章 目的蛋白TCFt与DNA寡聚多核苷酸复合物的形成与结晶

第一节 DNA寡聚多核苷酸的获得

第二节 TCFt与DNA双链结合形成复合物

第三节 TCFt与DNA复合物蛋白晶体的筛选与优化

第七章 总结

参考文献

致谢

附录 硕士期间参与的其他课题研究

第一部分 海洋分枝杆菌中其他P450蛋白的相关研究

第二部分 B56α与BUBR1截短体复合物的相关研究

个人简历、在校期间发表的学术论文及研究成果