论文部分内容阅读
在植物细胞中,类受体蛋白激酶(receptor-like kinases, RLKs)是植物细胞表面最大的一类受体蛋白家族。在拟南芥基因组中,约含有600个RLKs基因,占整个基因组的2.5%,其结构特征为通过中间的跨膜区连接胞外结构域和胞内激酶结构域。植物细胞中的RLKs参与着许多生理过程,特别是在植物生长发育以及植物抗病方面发挥重要作用。拟南芥中的GHR1是一个典型的RLK,最近被确定为ABA信号通路上的一个早期的元件。本文分别利用昆虫细胞表达系统和大肠杆菌表达系统表达了GHR1的胞外结构域(GHR1-ECD)和胞内激酶结构域(GHR1-KD),并利用亲和层析和凝胶过滤层析纯化蛋白进行结构生物学研究。GHR1的胞外结构域为亮氨酸重复序列(LRR),含有22个LRR基序,利用改造的真核表达载体,使GHR1-ECD的N端融合分泌信号肽,C端融合亲和纯化标签,在昆虫细胞表达系统中大量分泌表达GHR1-ECD蛋白并进行亲和纯化,成功获得了GHR1-ECD蛋白的晶体。GHR1的胞内结构域为丝／苏特异性蛋白激酶结构域,与大部分蛋白激酶利用ATP为磷酸基团供体而发挥激酶活性不同的是,本文报道的GHR1-KD晶体结构中结合了一个GTP分子。GHR1-KD的780位苏氨酸(Thr780)是GHR1-KD结合GTP分子的关键氨基酸残基,通过序列比对发现,此位点在其它激酶分子中为保守的丙氨酸(Ala)。GHR1-KD的结构拓展了对植物细胞中的蛋白激酶的认识。细胞维持正常的代谢需要将代谢废物排出胞外以及从外部环境中吸收营养物质,ABC转运蛋白(ABC transporters)在这一过程中发挥重要作用。ABC transporters由穿膜结构域和胞内ATPase结构域组成,利用水解ATP产生能量,完成多种被转运底物的跨膜运输,包括小的离子及生物大分子。ECF (energy-coupling factor) transporters是一类含有ECF模块(ECF module)的新型ABC转运蛋白,存在于原核细胞中,其负责底物结合的部分是膜蛋白。CbiMNQO蛋白复合物是ECF transporters家族的一个成员,介导细胞对Co2+的吸收,其中的CbiO基因编码一个ATPase。本文报道了衍射分辨率为2.3A的CbiO的晶体结构,CbiO由N端的ATPase结构域和C端的两个螺旋结构域构成,C端的螺旋结构相互作用形成具有四个螺旋结构的“螺旋束”介导CbiO分子形成二聚体。结构比对发现,CbiO分子的Arg82残基旋转的特殊角度对于其结合ECF模块起到关键的作用。CbiO的结构提示了CbiMNQO蛋白复合物成员之间的相互作用机制。