论文部分内容阅读
在植物、藻类和多数细菌中，卟啉的合成始于由谷氨酰-tRNA还原酶催化的NADPH对Glu-tRNA的还原。谷氨酰-tRNA还原酶是卟啉合成途径的第一个酶、关键限速酶及多种翻译后调控的靶位点。血红素对GluTR有反馈抑制作用;FLU在黑暗条件下可以抑制ALA的合成，且与GluTR相互作用;GluBP是新发现与GluTR相互作用蛋白，其参与将GluTR分配到叶绿体的不同亚区域，最终将产物ALA分配到血红素合成通路中。 我们通过结构生物学手段得到了拟南芥GluTR-GluBP蛋白复合物的晶体结构。GluTR-GluBP蛋白复合物的晶体结构显示GluBP以对称二体的形式通过C端结构域与V形结构的二体GluTR的催化结构域相互作用。GluTR的NADPH结合结构域发生旋转，证实了NADPH结合结构域旋转并还原底物的假设。Arg146位于代谢通道出口出且有两个构型，可能既与底物识别有关又与产物释放有关。GluTR的活性分析表明，GluBP可以将GluTR的活性提高到约为原来的3倍，因为ALA合成增加了3倍左右。另外，不管有没有GluBP，血红素可以抑制GluTR的活性;但在GluBP存在的情况下，抑制到同等的活性水平需要更高浓度的血红素。结构比对显示GluBP是一个HugZ结构同源蛋白，但是GluBP的N端结构域与HugZ的C端结构域相似，而GluBP的C端结构域与HugZ的N端结构域相似。 FLU通过C端的TPR结构域与GluTR的C端相互作用。GluTR的C端结构域的完整性是GluTR与FLU相互作用的基础。GluTR的C端22个氨基酸是高等植物中特有的。缺失C端22个氨基酸的GluTR可以形成二体并与GluBP相互作用，但是不能与FLU相互作用。GluTR、FLU与GluBP在体外可以形成稳定的复合物。FLU对GluTR的负调控是有条件的，但是FLU与GluTR的相互作用无需特殊条件。体外活性实验表明FLU与GluTR的相互作用并不影响GluTR的活性，而且GluBP也可以促进FLU-GluTR复合物中GluTR的活性，这与体外孵育三者可形成稳定的复合物是一致的。另外，血红素可以抑制FLU-GluTR复合物中GluTR的活性，这说明血红素和FLU对GluTR的调控是两个独立的过程。FLU与GluBP分别和GluTR的C端与N端相互作用，而FLU和GluBP分别是负正调控因子。我们推测在光下FLU将GluTR及GluBP分配到叶绿素合成途径中;在黑暗条件下由于某些因素FLU影响GluTR的C端结构，从而达到抑制GluTR活性的效果。 另外，我们得到高纯度的GluTR-GluBP-FLU三元复合物蛋白，并进行了结晶条件筛选及优化，获得了分辨率为3.8(A)的数据。但尚不能解出结构，晶体在进一步优化。