酿酒酵母线粒体基质蛋白Mmf1和Mam33的结构功能研究

摘要

YjgF/YER057c/UK114是一类在细菌、古生菌和真核细胞中高度保守的蛋白质家族，该家族蛋白质的分子量约为15 kDa，一级序列同源性高达47％至78％，但是它们的生物学功能却具有多样性。如人源蛋白hp14.5被认为是一个转录抑制因子，可以在大鼠网织红细胞裂解物系统内抑制蛋白质合成；大鼠中的rp14具有核糖核酸内切酶的活性；山羊中的UK114则有肿瘤抗原的活性。其它物种的同源蛋白的功能还包括：钙蛋白酶活性（牛）、嘌呤调节活性（枯草芽胞杆菌）、光合作用的活性。
　　 到目前为止，该家族已经有二十多个蛋白的结构被解析，但它们的生理功能目前尚不清楚。这些已解析蛋白的总体结构都是三聚体，而且每两个单体之间形成大而深的沟槽，在这些沟槽中有六到九个非常保守的氨基酸，它们可以结合不同的配体，包括：苏氨酸、色氨酸、2-酮丁酸、乙二醇或丙酮。酿酒酵母中的同源蛋白是Mmf1，即线粒体基质因子（mitochondrial matriXfactor），研究表明Mmf1可能参与异亮氨酸的生物合成或参与维持线粒体完整性等相关功能。
　　 串联亲和纯化实验的结果显示Mmf1可以与线粒体酸性基质蛋白Mam33相互作用。因其是分子量约为33 kDa的酸性蛋白，又位于线粒体基质中，因此被命名为Mam33。它是在分离与细胞色素b2信号肽有相互作用的蛋白质中被发现的。MAM33基因的敲除会导致酵母在甘油培养基的条件下生长缓慢，但是对葡萄糖培养基中的生长则没有影响，这一结果显示Mam33可能参与了线粒体的氧化磷酸化作用。Mam33的同源蛋白在人源、硕大利什曼原虫、布氏锥虫和秀丽隐杆线虫中为三体或者四体，Mam33与它们的序列同源性约在24–35％之间。人源的Mam33同源蛋白被称为是前体mRNA剪切因子结合蛋白，即p32。P32与维持线粒体氧化磷酸化相关，并通过与不同的配体蛋白结合来执行多种多样的功能。目前，一共有82个配体蛋白被鉴定出与酵母的Mam33有相互作用，其中23个是线粒体中的核糖体蛋白。因而，我们推测Mam33可能在Mmf1的帮助下参与线粒体中核糖体蛋白合成。
　　 为了理解酿酒酵母中Mmf1与Mam33之间的相互作用关系，我们对这两个蛋白复合物进行了晶体学研究。虽然我们得到了Mmf1–Mam33复合物蛋白，但是未能长出晶体。但是我们成功解析了Mam33和Mmf1的单体结构，其分辨率分别为为2.10 ?和1.74 ?。进而，我们进行了等温滴定实验、超速离心实验等生化实验。结果显示，Mmf1可以与Mam33组成摩尔比为2比1的复合物。通过对Mmf1和Mam33的结构进行分析，我们发现Mmf1三体表面正电势与Mam33三体表面部分区域形成互补的表面电势，从而可能通过静电相互作用形成复合物。我们据此模拟出一个Mmf1–Mam33复合物的结构，它提供了两个蛋白之间可能的相互作用模式。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一部分 酿酒酵母线粒体基质蛋白Mmf1的结构与功能研究:第一章 研究背景

第二章 实验材料、设备和方法

第三章 结果与讨论

第二部分：酿酒酵母线粒体基质蛋白Mam33的结构及与Mmf1相互作用的研究:第四章 背景介绍

第五章 实验材料、设备与方法

第六章 结果与讨论

参考文献

附 录

致 谢

攻读学位期间发表的学术论文与参加的学术会议