磷酸化肽受体设计、合成及与磷酸化肽作用机制研究

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蛋白质磷酸化过程对生物体的诸多生理活动都起到重要的调控功能,是生物界最普遍也是最重要的蛋白质翻译后修饰之一,被形象地称为“分子开关”。CTD作为RNA聚合酶Ⅱ最大末端羧基结构域,由于其高度保守性和可逆磷酸化的特性使其具有重要的生物学功能。因此,针对CTD肽设计出高选择性识别的受体有利于理解肽的磷酸化—去磷酸化过程,进而调控特定的生理活动。  在本组前期工作中考察了合成受体ZnDpaG与CTD肽的结合情况。为进一步考察合成受体ZnDpaG与磷酸化肽的相互作用机制,本文选取了具有不同序列的磷酸化模型肽,采用等温滴定微量热法考察了配位型受体ZnDpaG与磷酸化肽的结合常数,研究了模型肽中磷酸基团数量、密度以及位等因素对多肽与受体间结合强度的影响。研究结果表明:ZnDpaG受体对双磷酸化肽结合能力显著高于单磷酸化肽,其结合常数可提高10-40倍,且随着两个磷酸基团的距离接近,结合作用越强;而磷酸基团的位置显著影响受体与单磷酸化肽的结合强度,当磷酸基团与端羧基间距离与ZnDpaG中作用位点匹配时,多肽可与受体间同时存在配位及静电的协同识别作用,可显著提高其结合常数。本研究结果对于进一步优化磷酸化肽受体结构设计,实现肽与受体间高效、灵敏性识别提供了一定的理论基础。  为解决ZnDpaG溶解性差的缺点,本文在ZnDpa基团上成功引入β环糊精,合成了受体ZnDpaCD,不但提高了受体的溶解度,同时也实现了β环糊精与ZnDpa对CTD肽的协同识别的目的,结合常数最高可达1.49E5,且可有效区分CTD肽磷酸化与非磷酸化形式,对不同磷酸化形式具有一定的区分能力;采用核磁技术,通过一维1H谱,31P谱以及二维COSY,ROESY等,研究了受体ZnDpaCD与CTD肽的作用位点为受体Dpa基团,肽的磷酸根、酪氨酸,进而确定了主客体的作用模式为肽与受体相互靠近,并在环糊精外部产生疏水、静电、配位等作用,协同实现了主客体间的识别,为进一步设计更精确的人工受体提供了理论依据。  另一方面,本文首次运用了ITC的表征方法观察到了Zn(OH)2溶解度增加的现象。在利用ITC研究Zn2+与Dpa结合强度时,发现所得拟合曲线出现明显的热量增加现象,综合文献及实际体系,认为是由于Zn2+与Zn(OH)2平衡被打破,Zn(OH)2粒径减小,溶解度增加所致,采用TEM及DLS等表征手段,验证了上述推测的正确性,并考察了pH,温度等因素对这一现象的影响。
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