论文部分内容阅读
蛋白质二硫键异构酶(PDI)以及家族成员是真核细胞内质网(ER)中负责蛋白质氧化折叠的重要分子,PDI由四个硫氧还蛋白(Trx)结构域a,b,b,a以及一段b和a之间的连接区x组成。近年来发现的Ero1蛋白是PDI的氧化酶。两个人源Ero1蛋白(hEro1s)Ero1-Lα和Ero1-Lβ负责氧化人源PDI(hPDI)。我们重组表达了Ero1-Lα蛋白,测定一分子Ero1-Lα结合了一分子黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)作为其辅基。氧消耗实验发现Ero1-Lα利用氧气作为最终电子受体,每催化一对二硫键形成,需要消耗一分子氧气,并产生一分子过氧化氢。外加FAD对于重组Ero1-Lα的活力没有影响。通过监测还原变性的牛胰核糖核酸酶A的复性过程,我们在体外重构了Ero1-Lα/hPDI氧化折叠系统,并测定了该系统中hPDI的酶活力。突变实验显示在Ero1-Lα介导的氧化折叠系统中,hPDI的a结构域的活力显著高于α结构域。结构域交换实验揭示,在Ero1-Lα介导的氧化折叠系统中,位于bbxC-端的一个具有催化活性的Trx结构域(无论是a还是a)对于hPDI的活力起到关键作用。结合pulldown实验以及等温滴定量热实验,我们发现hPDI同Ero1-Lα相互作用所需要的最小结构元件是hPDI的bxa结构域。Ero1-Lβ具有相似的与hPDI相互作用的方式,但在我们重构的氧化折叠系统中展示出比Ero1-Lα更高的活力。我们还进一步研究了Ero1-Lβ的活力调节机制及其与Ero1-Lα的异同。
由于两个hEro1s都缺乏ER滞留序列,他们在ER腔内的定位是通过同ERp44和hPDI的相互作用实现的。ERp44是hPDI家族的一员,通过其保守的CRFS基序与底物蛋白形成分子间的二硫键,以巯基依赖的方式来介导底物蛋白在早期分泌途径中的滞留。ERp44的晶体结构显示三个结构域a,b,b排列成一个三叶草形的结构。一个柔性的C-端尾巴反折回b和a结构域,掩盖住了b中的一个疏水口袋和a中CRFS基序附近的一个疏水面。与全长蛋白相比,截掉C-端尾巴的突变体蛋白在体外表现出显著增强的酶活力和分子伴侣活力,与体内实验结果一致。因此,我们认为ERp44的C-端尾巴能够“开放”或“关闭”CRFS区域以及邻近的疏水口袋,从而实现动态调控ER中蛋白质的质量控制过程。
我们的研究对于阐明人源蛋白质氧化折叠机器的三个重要成员之间的相互作用有着重要的意义。