軟件動(dòng)物血藍(lán)蛋白結(jié)構(gòu)的低溫電鏡研究.pdf

1、血藍(lán)蛋白是節(jié)肢動(dòng)物和軟體動(dòng)物血淋巴中的含銅輸氧蛋白。軟體動(dòng)物血藍(lán)蛋白與節(jié)肢動(dòng)物血藍(lán)蛋白在基因結(jié)構(gòu)、亞基結(jié)構(gòu)、形態(tài)特征以及協(xié)同輸氧的機(jī)制等多方面都不一樣。軟體動(dòng)物血藍(lán)蛋白是十聚體或二十聚體的中空柱狀結(jié)構(gòu)，每條亞基又由7或8個(gè)結(jié)合氧的功能單位(function unit，F(xiàn)U)依序連接而成。雖然已有軟體動(dòng)物血藍(lán)蛋白單個(gè)FU的晶體結(jié)構(gòu)，但至今仍無(wú)一高分辨的整體結(jié)構(gòu)足以闡明各個(gè)FU、亞基的排布，以及FU間相互作用的方式、傳遞構(gòu)象變化進(jìn)行協(xié)同輸氧

2、的機(jī)制等。 本研究借助低溫電鏡三維重構(gòu)(Cryo—Electron Microscopy3D Reconstruction)技術(shù)解析了軟體動(dòng)物腹足綱雜色鮑血藍(lán)蛋白isoform1(Haliotis diversicolor Hemocyanin1，HdH1)的整體結(jié)構(gòu)，嘗試對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行探討，并得到如下結(jié)果： 1.獲得了分辨率約7.8A的HdH1三維結(jié)構(gòu)； 2.測(cè)定了HdH1基因的大部分序列，并用同源建模方

3、法構(gòu)建了HdH18個(gè)FU的結(jié)構(gòu)模型；結(jié)合低溫電鏡重構(gòu)的電子密度圖，構(gòu)建了整體HdH1的pseudo—atomic model； 3.通過(guò)電子密度圖，首次在血藍(lán)蛋白中，發(fā)現(xiàn)了HdH1亞基二聚體中具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)功能的FU“互鎖”(interlock)結(jié)構(gòu)，并確認(rèn)了各FU的依序排布方式； 4.發(fā)現(xiàn)了HdH1中兩個(gè)十聚體結(jié)合形成二十聚體的位點(diǎn)，結(jié)合model分析，確認(rèn)了由FU—A的His271、Gln272，以及另一個(gè)十聚體中

4、FU—B的His304組成了HdH1形成二十聚體的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)； 5.發(fā)現(xiàn)了HdH1中FU相互作用的幾個(gè)位點(diǎn)，揭示了HdH1相鄰二聚體以及上下十聚體中，存在由其中的四個(gè)FU集合而成的一個(gè)產(chǎn)生變構(gòu)和協(xié)同效應(yīng)的基本單位；這些變構(gòu)基本單位分別可通過(guò)兩種作用方式依次傳遞信息，產(chǎn)生變構(gòu)協(xié)同效應(yīng)，同步進(jìn)行氧的結(jié)合和釋放。 軟體動(dòng)物血藍(lán)蛋白具有輸氧和免疫的功能，本論文利用低溫電鏡三維重構(gòu)技術(shù)獲得的這些結(jié)果，為研究血藍(lán)蛋白的這些功能提供