软件动物血蓝蛋白结构的低温电镜研究

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1、中山大学硕士学位论文软件动物血蓝蛋白结构的低温电镜研究姓名：戴兴红申请学位级别：硕士专业：生物物理学指导教师：张勤奋20090604软体动物血蓝蛋白结构的低温电镜研究硕士生：戴兴红导师：张勤奋副教授专业：生物物理学摘要血蓝蛋白是节肢动物和软体动物血淋巴中的含铜输氧蛋白。软体动物血蓝蛋白与节肢动物血蓝蛋白在基因结构、亚基结构、形态特征以及协同输氧的机制等多方面都不一样。软体动物血蓝蛋白是十聚体或二十聚体的中空柱状结构，每条亚基又由7或8个结合氧的功能单位(functionunit,FU)依序连接而成。虽然

2、已有软体动物血蓝蛋白单个FU的晶体结构，但至今仍无一高分辨的整体结构足以阐明各个FU、亚基的排布，以及FU间相互作用的方式、传递构象变化进行协同输氧的机制等。本研究借助低温电镜三维重构(Cryo—ElectronMicroscopy3DReconstruction)技术解析了软体动物腹足纲杂色鲍血蓝蛋白isoforml(HaliotisdiversicolorHemocyaninl，HdHl)的整体结构，尝试对上述问题进行探讨，并得到如下结果：1．获得了分辨率约7．8A的HdHl三维结构；2．测定了Hd

3、Hl基因的大部分序列，并用同源建模方法构建了HdHl8个FU的结构模型；结合低温电镜重构的电子密度图，构建了整体HdHl的pseudo—atomicmodel：3．通过电子密度图，首次在血蓝蛋白中，发现了HdHl亚基二聚体中具有稳定结构功能的FU“互锁’’(interlock)结构，并确认了各FU的依序排布方式；4．发现了HdHI中两个十聚体结合形成二十聚体的位点，结合model分析，确认了由mA的His271、Gin272，以及另一个十聚体中FU．B的His304组成了HdHl形成二十聚体的结构基础；

4、5．发现了HdHl中FU相互作用的几个位点，揭示了HdHl相邻二聚体以及上下十聚体中，存在由其中的四个FU集合而成的一个产生变构和协同效应的基本单位；这些变构基本单位分别可通过两种作用方式依次传递信息，产生变构协同效应，f霹步进行氧的结合和释放。软体动物血蓝蛋白具有输氧和免疫的功能，本论文利用低温电镜三维重构技术获得的这些结果，为研究血蓝蛋白的这些功能提供了重要的结构信息。关键诃：软体动物、血蓝蛋白、低温电镜三维重构、变构效应、协同效应。ⅡCryo·-ElectronMicroscopyResearch

5、ofMolluscaHemocyaninStructureM．S．Candidate：DaiXinghongSupervisor：ZhangQinfen，AssociateProfessorSpeciality：BiophysicsAbstractHemocyanins(He)a聆giantcopper-containingrespiratoryproteinsinthehemolymphofMolluseaandArthropodaanimals．MolluscaHesarequitedifferen

6、tfromArthropodaHcsinaspectsofgene—structure，subunitstructure，morphology,mechanismofallostericoxygen-transportation,andSOon．MolluscaHcsarehollowcolumn—likedecarnersordidecamers，with7or8oxygen·bindingfunctionunits(FtOlinearlylinkedineachsubunit．Althoughthe

7、rearetwocrystalstructuresofMolluscaHcsingleFUresolved，nohigh-resolutionstructureofMolluscaHeasawholeisavailabletoexplaintheFUsandsubunitsarrangement，theinteractionofFUs，andthemechanismofallostericandsynergisticeffect．HereWereportthe3Dstructureofdidecamer

8、icHaliotisdiversicolor(Gastropoda,Mollusca)Hcisoforml(HdH1)reconstructedfromCryo—ElectronMicroscopy,andgotseveralresultsaLsfollow：1．About7．8AngstromresolutionelectrondensitymapofHdHlisthetopofseveralavailableMolluscaHewhol