耻垢分枝杆菌引物合成酶DnaG的结构生物学研究及c-di-GMP的体外合成

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引物合成酶DnaG在原核生物的DNA复制中有着重要的调控作用,已有研究表明c-di-GMP和耻垢分枝杆菌的引物合成酶DnaG存在相互作用。但是它们的具体结合位点、互作机制及如何共同调控DNA复制的机理都还不清楚。本课题以耻垢分枝杆菌的引物合成酶DnaG为研究材料,从蛋白质性质和结构等方面对DnaG和c-di-GMP的互作机理进行研究。主要研究结果如下:  1.利用DnaG全长和不同结构域构建了19个原核载体并表达,成功纯化了116-630、121-460、116-440、461-636、477-630、121-630等结构域,用于结晶。  2.通过生物信息学、不完全酶解及质谱的手段,确定了DnaG中460-477这一段为无序结构,连接着TOPRIM结构域和C端的解旋酶结合结构域。  3.优化121-460的晶体,加入添加剂后,晶体衍射分辨率由7(A)提高到3.8(A)。但是数据还不够好,不能解析结构,还需继续优化晶体。  4.表达并纯化YdeH-pET-28a,利用YdeH体外大量合成c-di-GMP。优化合成及纯化的工艺,目前可以达到在反应3h后,GTP可以全部被合成为c-di-GMP。12mg YdeH可以合成1mg c-di-GMP。  5.利用合成的c-di-GMP与121-460共结晶,初筛长出晶体,对晶体进行优化,但是分辨率不高,晶体优化仍需继续进行。  本研究通过大量的蛋白表达和结晶尝试,摸索出了DnaG蛋白纯化和结晶的方法,并确定了DnaG中影响结晶稳定性的无序结构,为日后DnaG三维结构的解析奠定了基础。改善了通常利用HPLC提取c-di-GMP的工艺,利用离子交换层析的手段,大量、快速地提取c-di-GMP。然而,对于DnaG三维结构及其和c-di-GMP复合物的三维结构的解析,后续还需进一步摸索优化晶体生长的条件,以获得高分辨率的晶体。
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