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DDX41蛋白在天然免疫中发挥着重要作用,它作为一个细胞质模式识别受体可以识别外源双链DNA和细菌第二信使c-di-GMP,激活STING-TBK1-IRF3信号通路,诱导Ⅰ型干扰素的产生。DDX41与DNA,c-di-GMP以及STING的结合都依赖于DEAD结构域。除了在天然免疫中发挥作用,DDX41还与人体的疾病相关,急性髓系白血病患者体内的DDX41基因发生了突变,且大多数突变都位于DEAD结构域。在本研究中,我们解析了人源DDX41蛋白的DEAD结构域的结构,解析的结构与之前报道过的同一家族蛋白结构类似,不同motifs之间有较多的相互作用来维持结构的稳定性。在蛋白晶体结构中发现了一个蛋白分子结合一个硫酸根离子以及一个镁离子,且它们与蛋白都有较强的作用力,DEAD结构域蛋白在溶液中以单体的形式存在,结合了硫酸根离子的P-loop呈half-open的构象,通过体外的热漂移实验与等温滴定量热实验比较了蛋白与ATP/ADP/AMP的亲和力大小,并从结构上解释了它不结合ATP的原因。我们的研究为阐述DDX41的作用机理提供了结构基础,也为解释其突变与疾病的关系提供了一定的依据。 GEF-H1作为Rho GTPase家族的上游信号调节蛋白,在机体内发挥多种生物学功能,如调节细胞骨架,改变细胞屏障通透性,调节细胞周期,细胞分裂,树突棘形态及癌细胞的增殖等。最近的研究发现GEF-H1还参与到机体的免疫过程中,在免疫应答中发挥重要作用。GEF-H1是迄今发现的唯一一个活性受到微管调节的GEF家族蛋白,GEF-H1对于NOD2引起的天然免疫反应是必需的,它可以显著提高NOD2引起的依赖于Rip2激酶的NF-κB的激活。在抗病毒反应中,GEF-H1会从微管上解离下来,成为活化的形式,作用于STING和MAVS的下游,它对于IRF3的磷酸化以及干扰素的产生都是必需的。我们解析了人源GEF-H1 PH结构域的结构,并且发现了一个疏水且保守的界面。Trp-562在GEF家族蛋白中高度保守,与His-475以及Leu-479分别形成距离为3.72(A)以及3.5(A)的氢键,来稳定整个结构,因为Trp的侧链是朝向蛋白内部的,它不可能与其它蛋白发生相互作用,当把Trp突变成Ala以后,蛋白会变得不稳定从而在细胞质中发生聚集。进一步的结构分析发现蛋白不能结合磷酸肌醇,它没有结合磷酸肌醇的口袋,这也从某些方面解释了为什么迄今没有文献报道过GEF-H1蛋白可以定位到膜上。我们的研究为阐述其发挥功能的机制,以及为相关疾病的治疗提供了一定的结构基础。 STING蛋白是一个单次跨膜蛋白,在天然免疫中发挥着重要功能。作为一个接头蛋白,几乎所有的DNA受体(IFI16,DDX41,cGAS等)都要通过STING蛋白将信号向下游传递,激活TBK1和IRF3,诱导干扰素的产生。同时它本身也是一个模式识别受体,可以直接和c-di-GMP结合,引起天然免疫反应。在本研究中,我们解析了STING C端结构域(CTD)与c-di-GMP复合物的晶体结构,STING CTD以二体的形式形成一个“V”字型的结构,一分子的c-di-GMP结合在蛋白二体的界面处,STING CTD与c-di-GMP的结合主要通过氢键的相互作用。通过体外的等温滴定量热实验发现突变体T263R与c-di-GMP的亲和力明显增高,S162Y与S162E突变体不再与c-di-GMP结合。我们的研究阐述了STING识别c-di-GMP的机制,为进一步的免疫研究和c-di-GMP作为疫苗佐剂的开发应用提供一定的依据。