Arginine-Agmatine反向膜转运蛋白AdiC的结构与功能研究

作     者：焦绪瑶 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈冠军;颜宁

授予年度：2010年

学科分类：0710[理学-生物学] 071010[理学-生物化学与分子生物学] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：膜转运蛋白AdiC 膜蛋白结晶 X-射线晶体学 

摘      要：生物体内负责转运氨基酸、多胺及金属阳离子有机物（amino acid /polyamine/organocation, APC）的一系列膜转运蛋白是一个超家族,AdiC是该APC超家族中的代表成员。AdiC是Arginine-Agmatine的反向膜转运蛋白（Antipoter）,它在抗酸性的过程中起着重要的作用。在极酸性环境中,AdiC会吸收环境中的Arg+进入细胞内,同时将细胞内的Agm2+输送到细胞外,伴随着这个过程会释放一个氢离子,从而可以维持细胞内正常的pH值。 本论文主要是基于E. coli内膜反向转运蛋白AdiC野生型蛋白结构的分析研究,设计不同的定点突变,通过等温滴定量热（ITC）技术,检测这些突变蛋白和底物结合的能力,通过底物转运实验,检测这些突变蛋白转运底物的能力。 通过对不同AdiC突变体的生化与结构分析,可以认为突变体蛋白AdiC-N22A既提高了蛋白与底物的结合能力又没有太大降低蛋白的转运活性,可以选择其作为目的蛋白,以研究其与底物Arg相结合的三维结构。 利用X-光衍射射线晶体学技术获得了大肠杆菌AdiC-N22A蛋白与底物Arg结合（3.0 A）状态下的高分辨率结构。与野生型AdiC蛋白结构相比,与Arg结合的AdiC呈现出一种紧缩的状态,这主要是由Arg与AdiC结合诱发第6个跨膜螺旋发生显著的位置变化,同时,第2和第10个跨膜螺旋也发生位置变化。带正电的Arg处于电负性的酸性空腔中,Arg的头部与AdiC蛋白的主链原子形成氢键,碳链部分与高度保守残基的疏水侧链相互作用。 通过对突变体和野生型AdiC蛋白结构的分析及比较所获得的相应的生化数据,我们发现了AdiC结构中的一些氨基酸（如E208,W202,W293,Y93,Y365等）在底物转运过程中起着重要的作用,这些氨基酸残基在物质运输过程中构成一个潜在的三道门,它们有可能参与底物Arg-Agm的转运。由此提出了一个可能的AdiC转运底物的分子机制的假说。