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分子伴侣、泛素-蛋白酶体系统和自噬作用是调节细胞内蛋白质稳态的重要因素。在真核细胞中,HSP70是最重要的分子伴侣之一,在辅伴侣蛋白的帮助下,参与调节多种细胞活动,例如蛋白质折叠、组装、运输和降解等。而神经特异性表达的辅伴侣蛋白HSJ1a是辅伴侣蛋白家族中的一员,它同时具备了与分子伴侣HSP70作用并调节其ATP酶活性的J结构域和与泛素结合的UIM结构域。用生物化学、分子生物学和细胞生物学等方法研究了HSJ1a对野生型Ataxin-3(Atx322Q)和多聚谷氨酰胺延伸突变体(Atx371Q)降解的调节作用。研究发现HSJ1a与Atx371Q形成的包涵体共定位,过表达HSJ1a可减少包涵体的形成。进一步的研究表明HSJ1a可以调节Atx3蛋白的水平,其N-端的J结构域(JD)可以通过调节HSP70的活性促进HSP70介导的Atx3的降解,减少Atx3蛋白在细胞内的含量:而C-端的UIM结构域则通过与泛素化的Atx3结合,保护Atx3不被蛋白酶体降解,从而稳定Atx3在细胞内的水平。这些研究结果拓展了人们对多结构域的辅伴侣蛋白的生物功能以及分子伴侣与泛素-蛋白酶体系统之间相互联系的认识。 为了研究HSJ1a与HSP70的相互作用方式,利用异核磁共振技术解析了HSJ1a的N-端的J结构域(HSJ1a_JD)的结构,它由四个α螺旋组成,其中最保守的三个氨基酸残基HPD位于第二个螺旋和第三个螺旋之间的loop上,突变其中的两个位点将破坏HSJla_JD与HSP70的相互作用。用生化和核磁滴定的方法研究了HSJ1a与HSP70相互作用的细节。HSP70与HSJ1a_JD的作用方式与原核DnaK与DnaJ的作用方式机理。HSP70的ATP酶结构域不能直接与HSJ1a的J结构域相互作用。HSP70的C-端底物结合结构域和螺旋结构域对于HSP70与HSJ1a的结合以及酶活性的激活都是非常重要的。只有在C端螺旋存在时,HSJ1a_JD才能有效地与HSP70结合,并最大程度的促进ATP的水解。HSJ1a_JD与HSP70的结合不依赖于Mg2+和ATP/ADP的存在。进一步我们发现C端螺旋并不为JD提供直接的结合提供位点,而是通过影响N端ATPase结构域的构象来促进JD与HSP70的相互作用。而且在JD结合后,C端螺旋结构域发生明显的构象变化。