ACT結構域的調控機制及潛在農藥靶標研究

《ACT結構域的調控機制及潛在農藥靶標研究》是依託南開大學，由牛聰偉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：ACT結構域的調控機制及潛在農藥靶標研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：牛聰偉
• 依託單位：南開大學

中文摘要

ACT結構域為廣泛存在的蛋白結構單元（motif），常與小分子結合來調控代謝控制、溶質轉運和信號轉導中的蛋白功能。其序列不保守、結構相似、所在蛋白功能多樣化的現象，引發聯想：ACT結構域在各種蛋白中的調控機制是否存在共性。我們的前期研究顯示：乙醯羥酸合成酶（AHAS）調控亞基以及最小調控肽（完整ACT結構域）具備跨種屬異源激活AHAS催化亞基的能力。不同種屬的其他功能蛋白（例如，大腸桿菌磷酸甘油酸脫氫酶、大鼠苯丙氨酸羥化酶）的ACT結構域也能激活AHAS催化亞基1-3倍。我們構想：ACT 結構域對各種含ACT結構域的功能蛋白及其互作蛋白可能具有共性調控作用，這種潛在共性調控區域可構成潛在農藥作用靶標。本項目中，我們將對多種ACT結構域的調控功能進行化學生物學研究，探討不同ACT結構域對多種功能蛋白的調控以及小分子對ACT結構域調控功能的影響，為發展潛在農藥靶標以及農藥先導提供參考。

結題摘要

ACT結構域是一個包含70～90個胺基酸的蛋白結構單元（motif），它通常與小分子特異性結合來調控蛋白的功能。我們課題組研究工作發現：單個完整的ACT 結構域是重要農藥作用靶標—AHAS最小調控亞基，該AHAS最小調控亞基具備跨種屬異源激活AHAS催化亞基的能力，暗示了潛在的ACT 結構域的多物種廣譜進化調控網路的存在。本項目中，我們對ACT結構域的多物種跨網路調控功能進行了化學生物學研究，探討了不同種屬ACT結構域對功能蛋白的調控功能，ACT結構域與小分子結合對功能蛋白的影響規律。研究發現不同種屬ACT結構域對AHAS、ATP-PRT等功能蛋白具有同源、異源激活催化亞基或催化結構域的作用，這表明ACT結構域的調控功能具有共性及廣譜性。通過結構生物學及生物信息學分析，我們認為ACT結構域的調控功能具有共性在於其具有相似的三維結構及對應的電性殘基的存在。我們通過實驗驗證及靜電勢分析推測界面作用力主要是靜電作用力。我們考察了小分子（如胺基酸）對AHAS以及ATP-PRT重組酶的反饋抑制作用以及調控功能蛋白活性，更加確定ACT 結構域的多物種廣譜進化調控網路的存在。本項目的研究成果對發展廣譜性潛在農藥靶標以及農藥小分子具有重要意義。