论文部分内容阅读
翻译控制的肿瘤蛋白(TCTP)是真核生物中高度保守、在细胞内含量很高、在不同组织和细胞类型分布很广的一个蛋白质，已有的研究表明TCTP与细胞的生长、分化和凋亡密切相关，与人的癌症、心血管疾病等多种疾病相关。TCTP通过与多种蛋白质相互作用参与重要的细胞功能，然而文献报道的多数与TCTP相互作用的蛋白在真核生物中并不保守，不能代表TCTP在细胞中的基本功能。另一方面，这些报道的蛋白质相互作用绝大多数没有从结构上进行研究，不了解其相互作用的结构细节和分子机制。文献中报道TCTP可以和真核生物翻译延伸因子eEF1A和eEF1B复合物中的eEF1Bδ亚基相互作用，抑制eEF1Bδ的核苷交换因子(GEF)活性。真核生物翻译延伸因子1(eEF1)负责在蛋白翻译过程中将胺酰-tRNA转运至核糖体上，包括一个GTP酶eEF1A和一个具GEF功能的多蛋白复合物eEF1B。由于eEF1在真核生物中保守存在，TCTP与eEF1A及1B的相互作用可能代表了TCTP的基本功能之一。但是，已有的研究仅仅鉴定了两者的相互作用，具体的作用机制并不清楚，这需要对它们的相互作用进行深入细致的研究。 使用核磁共振(NMR)滴定和等温滴定量热(ITC)方法，证实了TCTP与翻译延伸因子eEF1 Bδ的相互作用，并测定了TCTP与eEF1Bδ的结合常数，结果表明属于中到低亲和力的结合。发现TCTP并不直接和eEF1Bδ的GEF结构域（即C端结构域）作用，也不和其N端结构域作用，而是和两个结构与之间的一段富含酸性氨基酸的区域(我们称为中央酸性区域(CAR)结构域）相互作用。发现该CAR结构域和C端GEF结构域之间没有相互作用，并使用核磁共振方法解析了该结构域的溶液三维结构，发现该结构域主要由一段螺旋(169-185)组成，两端是柔性较大的无序区。通过NMR滴定发现，TCTP上参与相互作用的区域为双螺旋发卡区（84-127）和β疏水核心的一个侧面，eEF1Bδ上的相互作用区域主要为N端的一小段无序区域和其螺旋C端和C末端一段柔性区域。我们进一步解析了参与相互作用的eEF1Bδ CAR结构域在与TCTP形成复合物之后的溶液结构，发现结合TCTP后的该结构域发生了明显的结构变化，其螺旋有所增长（至168-187），N端的无序区刚性显著增加，变成了类似螺旋的转角结构。通过顺磁弛豫增强（PRE）和定点突变方法，我们进一步研究了二者的相互作用界面的精细区域和对相互作用起关键作用的残基。最后通过HADDOCK计算得到TCTP和eEF1Bδ CAR的复合物结构模型，确定了参与两者相互作用的残基。结果表明两者主要通过疏水和静电相互作用进行结合，疏水作用起主导作用，而静电相互作用进一步增强了两者之间的作用力。序列比对暗示TCTP和eEF1B复合物的其他GEF因子也有相互作用，包括eEF1Bα和eEF1Bβ。使用NMR实验证实在人、酵母和微拟球藻中TCTP与eEF1Bα都存在相互作用，并且结合机制和结合力与人的TCTP-eEF1 Bδ的结合类似。通过进一步的生物信息学分析和仔细的文献检索，发现TCTP和eEF1A/eEF1B可能是共进化出现的，TCTP的功能和蛋白翻译之间存在密切的关系。 因此，研究揭示了TCTP与eEF1Bδ相互作用的结构细节和功能机制，这是第一次较为清晰地阐释了TCTP与另一个生物分子相互作用的结构细节。同时证明TCTP与eEF1B的保守结合参与蛋白翻译调控功能，这可能代表了TCTP在真核生物中的一种基本功能。