《家蠶絲腺特異性轉錄因子FMBP-1的結構和功能研究》是依託中國科學技術大學，由李衛芳擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：家蠶絲腺特異性轉錄因子FMBP-1的結構和功能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李衛芳
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
家蠶絲腺是迄今為止所有生物中最高效的蛋白質表達系統。絲蛋白基因的高效表達涉及很多DNA結合蛋白, 其中轉錄因子FMBP-1在五齡絲腺中嚴格地時空特異性表達。我們的前期工作表明，FMBP-1是一個完全新穎的DNA結合蛋白，通過高度保守的23肽重複區域（STPR）識別四鹼基DNA序列的大溝。儘管已有關於STPR與DNA的研究報導，但是它們之間的識別機制到目前為止仍然未知。序列分析顯示包含STPR的蛋白廣泛存在於植物、動物和人類中，表明該DNA結合模式在進化上的高度保守性。我們將整合分子生物學、結構生物學、生物化學和細胞生物學方法，並輔以生物信息學分析，在體內、體外全方位研究FMBP-1及其可能複合物介導家蠶絲蛋白轉錄調控的精細分子機制。該項目將有助於我們深入理解家蠶絲蛋白高效表達的分子機制，並可能為提高蠶絲產量提供理論指導。
結題摘要
家蠶表達分泌蠶絲的絲腺是迄今為止在自然界中發現的最高效的蛋白表達體系，在眾多參與蠶絲表達調控的DNA結合蛋白中，FMBP-1不但能識別蠶絲蛋白重鏈的基因上游區域-130位點及內含子區域+220、+290位點，且它的活性與重鏈基因的表達分泌具有嚴格的時間和組織相關性，被認為是調控重鍊表達的重要因子。FMBP-1中含有一個DNA結合結構域，該結構域由4個高度保守的23肽重複單元串聯組成，簡稱BmSTPR。雖然這4個重複單元的核磁結構已經分別被解析，但是BmSTPR全長以及與DNA相互作用的整體結構並不清楚。我們利用解析了BmSTPR與三個不同長度靶DNA的複合物晶體結構，顯示BmSTPR以連續α螺旋的方式沿著DNA的大溝延伸，形成鋸齒狀結構，每個重複單元對應4-bpDNA序列，參與識別的胺基酸殘基非常保守且表現出周期性的相互作用，是一種新型的DNA結合模式。進一步的生化實驗揭示BmSTPR對富含AT的DNA序列有較高的偏好性，並主要通過形貌特異性而非鹼基特異性識別DNA，富含AT的DNA序列自身具有較高柔性和較寬大溝的特性可能是BmSTPR特異性識別的結構基礎。多序列比對顯示含有這種新型DNA結合結構域的蛋白廣泛存在於動物界中，暗示著它們可能具有保守而重要的生物學功能。為了揭示高保守性STPR的可能功能，我們選取人源同源蛋白ZNF821作了系列細胞學實驗，發現：hSTPR具有與DNA結合能力，能幫助ZNF821定位在細胞核中；hSTPR區域內有兩段核定位序列；ZNF821與染色質的結合具有細胞周期依賴性；ZNF821具有結合組蛋白的能力，並呈梯度結合模式。同時發現將ZNF821基因敲低後，HeLa停滯在有絲分裂間期S期的細胞比例增大，暗示著該蛋白可能會影響DNA複製。基於以上結果，推測ZNF821的功能可能與染色質結構相關。
