sdr家族成员bbp的配体结合与结构研究

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1、Sdr家族成员Bbp的配体结合与结构研究(申请清华大学理学硕士学位论文)培养单位：生命科学学院学科：生物学研究生：张馨月指导教师：杨茂君教授二○一五年五月StructuralinsightintotheLigandBindingMechanismofBbpasaMemberofSdrFamilyThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinBiologyby

2、ZhangXinyueThesisSupervisor:ProfessorYangMaojunMay,2015摘要摘要金黄色葡萄球菌是一种广泛存在于人体和动物体中的机会性致病菌，隶属于葡萄球菌属。引起的疾病包括毛囊炎、脓包病、心内膜炎、肺炎、脓毒性关节炎、骨髓炎、转移性感染等。金黄色葡萄球菌的致病能力取决于它的毒力因子，包括表面蛋白、细胞毒素、蛋白酶、脂肪酶、凝固酵素等。金黄色葡萄球菌通过自身的表面蛋白介导的粘附机制附着到宿主细胞，这一起始步骤被认为是感染宿主细胞的重要环节。金黄色葡萄球菌的表面粘附蛋白被称为MS

3、CRAMMs（MicrobialSurfaceComponentsRecognizingAdhesiveMatrixMolecules）。Sdr家族作为MSCRAMMs中一类重要的蛋白，它们采取相似的结构组织方式。其重要特征是含有一段丝氨酸-天冬氨酸二肽（Serine-Aspartate，SD）重复区。在蛋白的N端是一段信号肽序列；紧接着是配体结合区A区域和SD重复序列；羧基端的片段包含细胞壁锚定区、跨膜区及一系列带正电荷的氨基酸残基。一些蛋白在其A区域与SD重复序列之间有2-5个不等的B结构域。研究得最多的是配

4、体结合区A区域，它包含N1、N2和N3三个结构域。Bbp作为Sdr家族成员之一，发现于骨骼组织和牙质中。其晶体结构和配体结合机制尚未见报道。我们通过X射线晶体学的方法解析了Bbp的晶体结构及其与配体的复合物晶体结构。从Bbp晶体结构中可发现，N2和N3结构域分别采取类似于IgG折叠的方式，两个结构域之间作用比较松散；Bbp-Fgα复合物结构中，配体的结合在N2和N3结构域之间，BbpC端发生重排，并延伸到N2结构域中。从而我们解释了配体结合的DLL模型及补充特点。通过与已报道的Sdr家族其他蛋白的晶体结构进行比对

5、，发现它们C端的延伸都有相似性；相对保守的氨基酸在配体识别和结合上都发挥着重要作用。综上所述，我们利用结构生物学、分子生物学及生物化学等多种手段对于Bbp蛋白进行了结构解析和配体结合的机制分析，对Sdr家族中其它蛋白的研究和识别配体机制起到了补充和推动作用，同时也为研究潜在的拮抗剂和抗体提供了理论基础。关键词：金黄色葡萄球菌；Sdr；N2-N3结构域；Bbp；纤维蛋白原IAbstractAbstractStapylococcusaureusisthepreeminentpathogenofhumansandani

6、malsthatcausesawiderangeofinfectionsrangingfromsuperficialskininfectionsuchasfolliculitisandimpetigotosevereinfectionssuchasendocarditis,pneumonia,septicarthritis,metastaticinfectionandosteomyelitis.ThevirulenceofS.aureusinfectiondenpendsonthecomponentsandpro

7、ductssuchassurfaceproteins,toxins,protease,lipaseandcoagulase.Theahesiveabilitytotheextracellularmatrixcomponentsisbelievedtobeanimportantinitialstepofpathopoiesis,mediatedbysurfaceadhesinscalledMSCRAMMs(MicrobialSurfaceComponentsRecognizingAdhesiveMatrixMole

8、cules).AsmembersofMSCRAMMs,Sdrfamilyproteinsarepredictedtoadoptasimilarstructuralpattern,characterizedintheserine-aspartaterepeatsequence.AsecretarysignalsequencelocatesatNterminusfollowe