玻利维亚灰鼠猴半乳糖凝集素-13的晶体结构以及与肌动蛋白相互作用的研究

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Galectin-13(Gal-13,胎盘蛋白13)基因仅存在于灵长类动物中,Gal-13主要在胎盘的合胞体滋养层表达,Gal-13可被分泌到血液中或者胎盘的其他部位。在人体怀孕早期,Gal-13的低水平表达可能会导致先兆子痫。本论文选取了来自玻利维亚灰鼠猴(Saimiri boliviensis boliviensis)的Gal-13(s Gal-13)作为研究目标,对其结构和功能进行研究,并且将s Gal-13与人类的Gal-13(h Gal-13)进行了对比研究。具体研究内容如下:在本研究中,首先将s Gal-13质粒转化至大肠杆菌BL21(DE3)中,之后扩大培养,诱导表达纯化蛋白,将纯化后的蛋白进行结晶并解析其晶体结构。s Gal-13的晶体结构显示s Gal-13与h Gal-13不同的是,s Gal-13以单体形式存在,而h Gal-13以二聚体形式存在,分子筛层析实验结果也证明了s Gal-13以单体的形式存在。晶体结构还显示s Gal-13可以结合乳糖,而h Gal-13不能结合乳糖,亲和层析实验结果也证明了s Gal-13可以结合乳糖。红细胞凝集实验结果表明s Gal-13具有使红细胞凝集的能力,并且s Gal-13使红细胞凝集的活性高于h Gal-13,然而乳糖和蔗糖都不能抑制s Gal-13的这种作用。另外进行了Pull-down实验和生物膜干涉实验,用于测定Gal-13和肌动蛋白之间的相互作用。实验结果表明,s Gal-13和h Gal-13都可以结合肌动蛋白,乳糖也不能抑制这种结合,这说明Gal-13结合肌动蛋白的位点位于糖结合位点之外;实验结果显示h Gal-13单体突变体C136S/C138S与肌动蛋白的结合强于野生型h Gal-13,这说明Gal-13单体是结合肌动蛋白的主要形式;研究也发现ATP和Ca2+能显著稳定蛋白间的相互结合,这说明Gal-13能够稳定肌动蛋白的单体可溶状态(G-肌动蛋白),也就是抑制肌动蛋白形成多聚体状态(F-肌动蛋白)。总之,Gal-13是一种肌动蛋白结合蛋白。Gal-13可通过与肌动蛋白结合而抑制血管平滑肌细胞收缩,从而可以达到舒缓肌肉的目的。在生理上则体现为Gal-13可能具有降低血压和松弛子宫肌层的作用,这也解释了Gal-13基因突变或表达降低会导致高血压、先兆子痫、子宫内生长受限等。
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