蛋白质与蛋白质相互作用的研究进展
- 作者:admin 来源:互联网 日期:2009-12-31 17:00:35
- 许多生命活动是以蛋白质分子的结合和解离来实现的,细胞的各种重要生理活动,细胞对外界环境及内环境作用的反应等,均是以蛋白质间相互作用为纽带,形成信号转导网络系统。因此,对蛋白质相互作用的深入研究是认识和理解各种生命现象的必要前提。
1 蛋白质相互作用的分子结构基础
蛋白质之间的相互作用与其所具有的特定结构域密不可分。典型蛋白质相互作用的结构域是一个具有结合专一性的独立折叠元件,可以插入新的蛋白质中并保留结合靶部位的能力。它们的相互作用多是通过2个多肽表面几何构型和静电力而相互连接[1]。
1. 1 PDZ结构域 由90个氨基酸组成, PDZ是最早发现含有此结构域的PSD-95/SPA90 (post-syn-aptic density protein-95), DLG-A(discs-large protein:drosophila tumor suppressor), ZO-1(zonula occludens-1)蛋白质首字母的缩写。PDZ结构域可特异性地识别、结合配体蛋白C端的4个氨基酸残基,根据所识别的氨基酸残基的不同,典型的PDZ羧基序列分为3类: I类(X-[S/T]-X-[L/V]-COOH),Ⅱ类(X-Y-X-V, X-F-X-A, X-Y-X-I, X-V-X-I, X-V-X-V, X-I-X-V-COOH);Ⅲ类(X-[D/E]-X-[L/V]-COOH)。PDZ结构域参与多种重要的生物学过程,如细胞信号转导、细胞分裂、蛋白质运输、蛋白质降解和基因表达等[2]。http://www.dxlww.net 代写论文网
1. 2 LIM结构域 LIM (Lin-11, Isl-1,Mec-3,LIM)结构域富含半胱氨酸和组氨酸,进化上相对保守。由2个锌指利用疏水作用捆绑在一起组成,单个锌指是由2个反向平行的β片层组成,片层中间夹着一个转角,多数LIM结构域可以单独与其对应的配体结合。LIM结构域结合蛋白(LIM domain-binding protein)可以通过其羧基端和含有LIM结构域的蛋白质相互作用,形成复合体作为传递激活造血信号[3]。
1. 3 DD结构域 DD结构域(death domain,DD)是跨膜蛋白胞内区的一段与细胞凋亡信号转导有关的氨基酸序列。当死亡受体与相应的配体结合,其DD结构域就能与胞内同样含有死亡结构域的相应衔接子(adaptor)结合,启动凋亡信号。DD结构域位于肽链C端,其N端则含有死亡效应结构(death effector domain, DED),如Fas相关死亡结构域蛋白(Fas associated DD-containing protein, FADD)正是通过一端的DD与死亡受体偶联,通过另一端的DED募集半胱-天冬氨酸蛋白酶-8(caspase-8),并激活后者而介导凋亡信号[4]。
1. 4 SH结构域 SH结构域(SH domain)是Src同源结构域(Src homology domain)的缩写。该结构域能够与受体酪氨酸激酶磷酸化残基紧紧结合,形成多蛋白的复合物进行信号转导。SH2大约由100个氨基酸组成,能够识别磷酸化的酪氨酸,与生长因子受体如血小板衍生生长因子(platelet derivedgrowth factor, PDGF)和表皮生长因子( epidermalgrowth factor,EGF)等自我磷酸化的位点结合。SH3结构域能够识别富含脯氨酸和疏水残基的特异序列,其主要识别配体PxxP核心序列,Ⅰ类配体含有(R/K)xxPxxP保守模体、Ⅱ类配体含有PxxPxx(R/K)保守模体(x代表任意氨基酸)[5]。
1. 5 PH结构域 PH结构域(pleckstrin homologydomain)是一种存在于多种信号蛋白和细胞骨架相关蛋白中的大约由120个氨基酸组成的功能性区域,PH结构域基本上由2个反向平行的β-片层结构和1个长的C末端α-螺旋构成。PH结构域主要与肌醇磷脂结合,少数与类脂质有较高的亲和性。在磷脂酶C-γ(phospholipase C-γ, PLC-γ)、syntrophin支架蛋白、Rho相关卷曲螺旋形成蛋白激酶1[Rho(Ras homologue) associated coiled-coil forming proteinkinase 1,ROCK1]家族的Ser/Thr激酶等中还存在一种分裂的PH结构域(即PH结构域中插入了SH2SH2SH3串联重复序列)[6]。不同PH结构域中β-片层结构和α-螺旋结构基本相同,β1/β2、β3/β4和β6/β7连接环只在长度上稍有差别。它们都位于分子的一个侧面,而分子的另一侧围绕着α-螺旋,形成了一个在结构上相对保守的侧面[7]。
1. 6 EH结构域 EH结构域(Eps15 homologydomain, EH)是一种进化保守的结构域,最初认为是Eps15和Eps15R蛋白质N端包含的大约100个氨基酸的串联重复序列。通常参与蛋白质转运、膜转运的调节。按与其结合序列所必需的三肽结构可分为3类,Ⅰ类:与NPF (Asn-Pro-Phe)序列结合;Ⅱ类:与WW (Trp-Trp), FW (Phe-Trp)和SGW (Ser-Gly-Trp)序列结合;Ⅲ类:与His-Ser/Thr-Phe序列结合。但是还未发现Ⅱ,Ⅲ类参与任何的生理过程。Ⅰ类EH结构域是由2个螺旋-环-螺旋序列通过一个短的反向平行的β-片层连接而成的,由Leu155,Leu165和Trp169组成的保守疏水口袋与NPF序列连接[8]。1. 7 其他 POU(Pit-1, Oct-1, 2, Unc-86, POU)结构域有2个保守的区域,C端的POU同源异型结构域(POUH)由60个氨基酸组成3个α螺旋,N端的POU特异结构域(POUS)由另外75个氨基酸组成α螺旋。POUS协助POUH结合于特定DNA元件,也参与介导蛋白质-蛋白质间的相互作用[9]。亮氨酸拉链(leucine zipper, LZ)结构域通常为4~7个重复的亮氨酸残基,形成螺旋式盘旋结构,可以调节蛋白质的寡聚化、稳定性和特异性。例如原癌基因c-fos的蛋白产物不能形成同源二聚体,但它可以与c-Jun的蛋白产物中的“拉链”形成异源二聚体[10]。c-fos的蛋白质产物本身不能与DNA结合,可是一旦形成“拉链”的异源二聚体后,就具有DNA结合能力。
蛋白质间相互作用的形式之一是二聚作用。二聚作用有拉近和定向的作用,即二聚作用可以使蛋白质彼此更加接近,有利于相互作用,而且还能使底物与酶的活性位点以更适合催化作用的方位相互契合,从而增加了酶反应速度。
2 蛋白质相互作用的研究方法
蛋白质间相互作用的研究方法有免疫共沉淀法、双杂交系统、亲和纯化、质谱法、荧光蛋白融合技术等。随着计算机技术的高速发展,还出现了一些依赖生物信息学的计算机分子模拟法。
2. 1 免疫共沉淀 免疫共沉淀(co-immunopre-cipitation)是以抗体和抗原之间的特异性结合为基础的用于测定蛋白质相互作用的金标准,是确定2种蛋白质在完整细胞内生理性相互作用的有效方法。但这种方法有2个缺陷:一是2种蛋白质的结合可能需要第三者的桥接;二是必须已知目的蛋白,才能选择检测的抗体。
2. 2 双杂交系统 双杂交系统( two-hybrid sys-tem)是以反式转录激活因子为基础而建立的,可分为DNA结合功能域(DNA binding domain, DNA-BD)和转录激活结构(activation domain, DNA-AD),如酵母转录因子GAL4。与猎物蛋白(prey)连接的AD和与诱饵蛋白(bait)连接的BD相互结合,发挥反式转录激活作用,启动下游报告基因的表达[11]。但是经典的酵母双杂交(yeast two-hybrid,Y2H)系统存在一些如精确度、自动化、耗时、成本等问题而限制了它在高通量分析中的应用。因此
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