《酪氨酸蛋白激酶的自磷酸化分子機制》是依託清華大學，由王志新擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：酪氨酸蛋白激酶的自磷酸化分子機制
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：王志新
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
酪氨酸蛋白激酶PTK是細胞信號通路中的重要參與者，它們的異常激活與多種人類疾病密切相關，包括癌症、糖尿病、炎症反應、骨骼疾病、動脈硬化和血管生成等。多種酪氨酸蛋白激酶的活化都必須經歷自磷酸化反應這一過程，該反應發生在PTK激酶結構域活化環上保守的酪氨酸位點上，磷酸化後激酶結構域轉變為一個穩定的活性構象，得以催化下游底物以傳遞信號。本項目主要研究酪氨酸蛋白激酶通過自磷酸化反應進行自激活的調控機制，主要涉及Src、Abl、cKit、IGF1R和FGFR這幾個PTK蛋白分子，研究它們活化環上關鍵酪氨酸殘基自磷酸化的分子機制、小分子抑制劑對自磷酸化反應的影響以及一些耐藥性突變體的自磷酸化機制，並從Src入手，對蛋白質自磷酸化/去磷酸化環路進行系統生物學方面的研究。這些研究將加深人們對這些酪氨酸激酶自磷酸化分子機理的了解，同時也為相關的藥物設計提供堅實的理論基礎。
結題摘要
自磷酸化自激活是蛋白激酶中一種獨特的調控機制，磷酸化後蛋白激酶得以激活，催化下游底物和傳遞信號。既然磷酸化是形成活性酶的必要條件，那么非磷酸化的蛋白激酶為何具有自催化能力呢？本項目的初衷是從一些經典的哺乳動物酪氨酸蛋白激酶入手，研究酪氨酸蛋白激酶的自磷酸化/自激活機制。由於蛋白重組表達和均一性磷酸化蛋白樣品的製備遇到較大障礙，我們並未獲得可以用於自磷酸化酶動力學分析和結構生物學研究的蛋白樣品，但在蛋白激酶自磷酸化/自激活機制研究這一大方向下，我們對植物油菜素甾醇（BR）的受體激酶BRI1和共受體激酶BAK1、受自磷酸化調控的蛋白激酶PAK2、以及負調控蛋白激酶活力的蛋白磷酸酶MKP和Calcineurin開展了結構和功能研究，取得了多項重要進展。（1）與哺乳動物的受體酪氨酸激酶類似，植物中激素分子與其受體胞外端的結合經常使受體胞內端的激酶結構域發生自磷酸化。植物BR信號通路是由受體激酶BRI1和共受體BAK1所起始的，我們解析了BRI1激酶結構域與其抑制蛋白BKI1的BIM片段的複合物晶體結構，分析了BRI1和BAK1胞內端片段的自磷酸化及互動磷酸化過程，提出了較為清晰的BRI1-BAK1受體胞內端作用模型。（2）PAK蛋白激酶是重要的藥物靶標，可以自磷酸化自激活。我們對PAK2激酶結構域片段（PAK2-KD）的自磷酸化/自激活過程進行了詳細的酶動力學分析，闡明了其自磷酸化的分子機制。我們解析了非磷酸化PAK2-KD的晶體結構，並進行了分子動力學模擬研究，發現非磷酸化PAK2-KD已經具有部分活性酶特徵，具備催化分子內自磷酸化反應的結構基礎。（3）自磷酸化蛋白激酶的負調控主要由多種蛋白磷酸酶催化關鍵位點的去磷酸化來完成。我們通過結構和生化方法研究了雙特異性磷酸酶MKP7與其底物JNK蛋白激酶的識別機制。我們還解析了迄今為止最完整的鈣調蛋白磷酸酶（Calcineurin，CN）的晶體結構，指認了新的自抑制片段AIS，並修正了CN的調控機制模型，解決了該領域存在的多個矛盾問題。上述研究成果大大促進了人們對自磷酸化蛋白激酶活力調控分子機理的認識。
