论文部分内容阅读
Sac10b蛋白家族是一类在古菌中分布最为广泛的一类核酸结合蛋白。典型的Sac10b蛋白家族成员都是由两个相同亚基组成的碱性同型二聚体蛋白，在体外可以与DNA发生非特异性结合，这种结合具有协同性，但对DNA无明显包装压缩。这些蛋白还能够引入负超螺旋，在一定程度上可以保护DNA不被核酸酶降解。然而有关Sac10b蛋白家族成员与DNA相互作用的详细的分子机制人们知道得还非常有限。
本研究通过简单的生物信息学分析发现了一个特殊的Sac10b家族成员，即来源于热自养产甲烷杆菌△H的Mth10b。和该家族典型成员不同的是，它是一个酸性蛋白，理论等电点仅为4.56。研究显示，尽管从一级结构到四级结构均与Sac10b家族典型蛋白有着高度的相似性，然而Mth10b却既不能与DNA结合也不能与RNA结合。
本研究解析了分辨率为2.2(A)的Mth10b的晶体结构(PDBcode:3TOE)，其结构在整体上与该家族典型成员高度相似。不过位于该家族典型成员DNA结合面上的六对高度保守的碱性残基中有三对在Mth10b中被中性残基所取代。当Mth10b中的这三对中性残基被突变成相应的碱性残基后，Mth10b成功获得了结合DNA的能力。与此相对应，当Sac10b蛋白家族典型成员Sso10b中的三对碱性残基被突变成相应的中性残基后，其DNA结合能力则基本丧失。基于这些结果，本研究提出了一个全新的模型来描述Sac10b蛋白家族典型成员与DNA相互作用的分子机制。该模型合理地解释了该家族典型成员与DNA相互作用的各种现象。
为了研究Mth10b在其生理条件下保持稳定的分子机制，本研究还系统地研究了Mth10b的热力学性质。研究发现，由于Mth10b表面电荷的分布极不均一，产生了大量不利于其自身保持稳定的电荷排斥作用，因而导致来源于嗜热古菌热自养产甲烷杆菌△H的Mth10b本质上并不具备对高温的耐受能力。而溶液中的盐离子由于能够很大程度上屏蔽这种排斥作用，因而可以极大地促进Mth10b的稳定。考虑到热自养产甲烷杆菌△H细胞内的盐浓度高达0.7M，本研究认为盐就是帮助Mth10b在其生理条件下保持稳定的关键因素。