【摘 要】
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嗜肺军团菌通过其特有的ⅣB型(Dot/Icm)分泌系统将约330种效应因子转运到宿主细胞内,逃逸宿主免疫系统的监测、完成自身增殖,同时引发严重的军团菌病。本论文的研究对象Lem23(另称为lpg2406)是嗜肺军团菌经Dot/Icm分泌系统转运到宿主细胞内的一种效应蛋白。为了探索Lem23在嗜肺军团菌入侵宿主细胞过程中的功能,以及寻找其在宿主细胞内的作用靶点,我们解析了Lem23的结构,并对其功能
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嗜肺军团菌通过其特有的ⅣB型(Dot/Icm)分泌系统将约330种效应因子转运到宿主细胞内,逃逸宿主免疫系统的监测、完成自身增殖,同时引发严重的军团菌病。本论文的研究对象Lem23(另称为lpg2406)是嗜肺军团菌经Dot/Icm分泌系统转运到宿主细胞内的一种效应蛋白。为了探索Lem23在嗜肺军团菌入侵宿主细胞过程中的功能,以及寻找其在宿主细胞内的作用靶点,我们解析了Lem23的结构,并对其功能进行初步的分析。(1)首先采用蛋白质晶体学方法测定Lem23的三维结构。主要流程包括设计引物扩增Lem23,扩增片段与大肠杆菌表达载体p MCSG7连接构成重组载体,转化大肠杆菌(Rosetta(DE3)),使用IPTG诱导蛋白表达。收获菌液后,通过Ni-NTA、离子交换层析、凝胶排阻层析等方法进行蛋白纯化,选用商业结晶试剂盒进行晶体筛选和优化,并收集衍射数据,通过Se-SAD方法解析Lem23的三维结构,并通过Coot和REFMAC完成模型搭建和修正;(2)基于Lem23三维结构特点的功能探索。运用液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)、等温滴定量热法(ITC)、微量热泳动技术(MST)等分子互作检测技术检测了Lem23与常见的含磷酸根小分子(ATP、ADP、AMP、AMPPNP、NADH、NADPH、dCTP、dGTP)的亲和力,探索RIN4是否是Lem23在宿主细胞内的作用靶点;(3)通过Lem23与其上下游效应蛋白(lpg2405、lpg2404、lpg2407)的亲和实验,寻找与lem23共同发挥功能的上下游蛋白。Lem23在三维结构上构成明显的上下两部分,上半部分主要由α螺旋形成类FIC(filamentation induced by cyclic adenosine monophosphate moiety,FIC)结构域的球状结构,下半部分主要由β-折叠片平行排列组成一个类似手掌的曲面。基于Lem23的三维结构发现,Lem23在结构上与嗜肺军团菌效应蛋白Ank X、人FICD、丁香假单胞菌效应蛋白Avr B(这些蛋白均属于Fido结构超家族)相似,这将有助于进一步探索Lem23的功能。Lem23存在一个保守的结合口袋,疑似小分子结合腔,但亲和性实验结果分析Lem23与这些小分子(ATP、ADP、AMP、AMPPNP、NADH、NADPH、dCTP、dGTP)没有直接的相互作用。Lem23与ADP动力学模拟的实验结果显示,Lem23可能需要经过构象的激活才能形成小分子的结合态。同时,RIN4(RPM1-interacting protein 4,RIN4)与Lem23的亲和力分析显示RIN4可能是Lem23潜在的细胞内作用靶点。此外,未发现与Lem23相同操纵子内的效应蛋白能与Lem23组装成功能复合物。总之,本研究解析了Lem23的三维结构,发现其潜在的作用靶点RIN4,但其具体的功能还有待进一步的研究。
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