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偶联G蛋白的信号通路普遍存在于真核生物细胞,它由受体,G蛋白及其效应器组成.近年来发现一类称作RGS(Regulatoes of G-protein signaling)的蛋白家族能够显著促进G蛋白内源性GTPase活性(GTPaes activating proteins,GAP)从而下调G蛋白介导的一系列细胞应答活动.RGS蛋白家族成员都具有一个同源的结构域,称作RGS结构域,负责GAP活性.研究表明RGS蛋白与膜结合对于其在体内发挥调控作用至关重要,据报道,RGS4与膜结合主要由它的N端参与作用,但其机制仍待阐明.该文在模型膜水平上研究了(1)RGS4与磷脂膜结合后有否插入膜;(2)酸性磷脂对RGS4构象与活性的影响;(3)RGS4的N端经点突变后是否影响与膜的结合并从而影响RGS结构域的构象与活性?RGS4与磷脂的结合实验表明,RGS4只能与酸性磷脂结合,且对磷脂酸(PA)表现出很高的亲和性,其表观解离常数为23.9±0.9nM,这可能与PA特殊的性质,例如较强的非脂双层结构形成的倾向性有关.应用脂质单分子层技术测定了RGS4对酸性磷脂PS,PA或中性磷脂PC的临界插膜压,表明RGS4确能插入到酸性磷脂形成的脂片层中,并导致RGS4构象变化:如α-螺旋含量显著减少,内源荧光强度显著增强,荧光发射峰红移约5nm,N-端结构域趋于松散,而负责GAP活性的RGS结构域构象却变得较紧密,提示RGS4的构象变化可能主要来自RGS结构域中Trp<92>色氨酸残基的贡献.根据RGS4的三维结构以及后续RGS4W59A的实验也证实了这一点.此外,实验表明磷脂酸PA能够显著抑RGS4的GAP活性,而且这种抑制作用与PA诱导的趋于紧密的RGS结构域构象相关.为了进一步探索PA所诱导的RGS4构象与活性的关系,将N-端结构域中大胆性氨基酸(K20,R22)和疏水性氨基酸残基(L23,W59)分别突变,获得了RGS4K20E,RGS4R22E,RGS4L23E和RGS4W59A四种突变体.上述突变体在水溶液下与野生型RGS4一样保持了同等的GAP活性,但当分别与PA保温后,上述突变体表现出较大的差异:PA仍能抑制RGS4L23E或RGS4W59A的活性,但抑制能力较野生型RGS4弱;PA完全丧失了对RGS4K20E或RGS4R22E GAP活性的抑制作用.分别测定了上述突变体与膜结合的解离常数(K<,d>)并比较了其RGS结构域的构象差异,发现它们在PA存在下所表现GAP活性的差异与其RGS结构域的疏松程度相一致.综上所述,RGS4的N-端结构域不仅仅具有与膜结合进而插入脂双层的功能,而且还能够通过结构域之间的通讯,将调控RGS4功能的信息传递至活性区域—RGS结构域.PA作为脂质第二信使,可能通过调节RGS4的活性来影响G蛋白所介导的信号通路.