痙攣蛋白spastin切割微管的分子機理研究

《痙攣蛋白spastin切割微管的分子機理研究》是依託同濟大學，由王春光擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：痙攣蛋白spastin切割微管的分子機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王春光
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

痙攣蛋白spastin是一個AAA蛋白，有切割微管的活性，編碼該蛋白的基因突變會導致遺傳性痙攣性截癱（HSP）的發生。但spastin切割微管的分子機理還很不清楚。本課題將以人源spastin蛋白為研究對象，利用生物化學和生物物理技術方法，在明確該蛋白中有微管切割活性和微管結合活性的結構域的基礎上，研究spastin蛋白與微管的相互作用方式，spastin的ATPase活性與微管切割活性之間的相互關聯與調節等，希望能在一定程度上理解spastin切割微管的分子機理，為更深入的研究奠定基礎，並為理解遺傳性痙攣性截癱的發病機理提供理論基礎。

結題摘要

Spastin是一個能切割微管的AAA蛋白，編碼該蛋白的基因突變會導致遺傳性痙攣性截癱。但是spastin切割微管的機理還沒有被明確闡明。本項目對spastin蛋白的生化性質，結構以及切割微管的活性進行了系統的研究。首先，發現spastin水解ATP的過程是與它結合微管的性質相關聯的。在結合ATP狀態下，spastin與微管的親和力最強，而結合微管後，又進一步增強了spastin與ATP的結合，同時還促進了spastin的寡聚化。這些結果說明spastin在切割微管的過程中會經歷依賴於核苷酸的寡聚化和解離成單體的過程。其次，還解析了其AAA結構域的晶體結構，並對其分子間相互作用面上的關鍵胺基酸進行了突變研究，發現能影響spastin分子之間相互作用的突變，也能顯著影響蛋白的ATPase活性，說明spastin蛋白水解ATP時是需要兩個分子之間的相互結合。 另外，針對spastin蛋白中直接與微管結合的MTBD結構域，發現它在spastin蛋白中是無固定結構的，單獨的MTBD就能與微管和微管蛋白通過靜電相互作用結合。最後，用電子顯微鏡技術觀察了spastin切割微管的效果，發現spastin能在微管上形成一些缺口和粘性末端。以上這些結果說明，spastin蛋白可能是通過AAA結構域形成六聚體，通過MTBD結合到微管上，以微管中單根原纖維為作用對象，先切斷單根原纖維形成缺口，多個缺口的累積才造成整根微管的斷裂。這些結果基本闡明了spastin切割微管的分子機理，不僅對研究其他微管切割蛋白有重要的借鑑意義，也能幫助我們理解spastin突變的致病機理。