结合蛋白与DNA相互作用的机制研究余多慰王倩吴宇澄.PDFVIP

结合蛋白与 DNA 相互作用的机制研究 余多慰,王倩,吴宇澄 蛋白质是一类重要的生物大分子。至今，用 x 光衍射法研究蛋白质的空间结构已 取得很多成果，但通常只测定晶体结构，而蛋白质在溶液中的构象与晶体状态存 在差异，并且大分子在表现功能的过程中，经常发生构象变化，因此需要研究蛋 白质在溶液中的构象变化过程与特征。核磁共振法可以精确地完成这一测定目 的，但限制因素多，不宜广泛应用。利用激光拉曼光谱分析数据也可以分析水溶 液中蛋白质大分子空间构象，有关拉曼特征模已成为定性或定量判别蛋白质空间 构象的重要指标，而且它的指认结果与核磁共振、x 光衍射、圆二色光谱等分析 技术的测试结果基本一致。 拉曼光谱作为研究大分子结构及分子振动的重要工具，近几年来被用于蛋白质与 DNA 相互作用的空间结构研究，DNA 与蛋白质之间的相互作用是所有活细胞内的 重要调控过程之一，它们对生命活动至关重要。本文主要就序列特异性DNA 结合 蛋白与 DNA 之间相互作用前后的构象变化 （文献截至于2001 年）作讨论。 各种转录因子、转录调节因子是能够识别特定DNA 序列并与之结合的蛋白质。按 此类蛋白质结构特点可归纳为 HTH、锌指结构、亮氨酸拉链等若干种模型。 拉曼数据表明 DNA 结合蛋白中的结合区识别特定 DNA 并与之结合时，有三类情况 发生：一是蛋白的结合区发生相当大的变化，靶 DNA 序列中的结构变化较小，而 结合蛋白整体构象变化不明，但可以认为其变化也很大，有代表性的是转录激活 因子GCN4；；二二是结合蛋白结合区发生较小的变化，而靶DNA 识别位点构象发生 ；；二二 剧变，结合蛋白整体构象变化不明，但可以认为其变化也很小，以 hSRY-HMG 为 代表；三是结合蛋白结合区与靶DNA 识别位点变化程度居前两种类型之间，蛋白 整体构象变化不明，以 λ 阻遏蛋白为代表 （Thomas jr 等，Benevide 等）。以 下就结合蛋白中的结合区状况分别加以比较。 一、HTHHTH 复合物类型复合物类型—— λ 阻遏蛋白与DNA 操作基因的特异结合 HTHHTH 复合物类型复合物类型 λ 阻遏蛋白是由二个亚基构成的二聚体，每个亚基由 236 个氨基酸残基组成多 肽链，有两个结构域，一个是N 末端结构域，它提供操作基因结合位点；另一个 是 C 末端结构域，其功能是负责二聚体形成。这里主要分析含 102 残基的N 末端 片段的空间构象，其具有HTH 结构特征。 1. 结合前的拉曼指标 1.1. 主链构象： -1 -1 酰胺 Ⅰ区域的1650cm 峰和酰胺Ⅲ区域的 1280 和 1300 cm 峰反映 λ 阻遏蛋白 -1 的 N 末端片段富含 α-螺旋结构。酰胺Ⅰ区域的微弱的 1675 cm 肩峰，酰胺Ⅲ -1 区域微弱的 1245 cm 肩峰， 反映主链二级结构有少部分不规则结构域 （包括转 角）。 另外，没有 β-折叠结构的信号存在。再用去卷积方法处理原始光谱，获得一些 定量数据。酰胺 Ⅰ区域的1647 cm-1 -1 峰、1679 cm 峰，其原始频率为 1650、1675 -1 cm 峰，根据重水代换实验，由此，可定量推出主链的二级结构中 70±4％为螺 旋结构，30％左右为非螺旋结构。 -1 酰胺Ⅲ区域的 1286、1291、1297 cm 峰进一步证实了 α-螺旋结构的存在。酰 -1 胺Ⅲ区域 1244 cm 峰指认主链无规则结构的存在，包括 β-转角。 去卷积处理得到的数据是在 pH7.5、浓度 50mg/ml 的水溶液中测得，若在较低的 浓度下，λ 阻遏蛋白以单体的形式存在，但主链的指认峰无太大变化，这些结 果与 X 光衍射结果非常一致。 1.2. 侧链构象： A) 去卷积处理原始光谱后得到的 1206、1599、1616 cm-1 清晰的反映了酪氨酸、