铜锌超氧化物歧化酶与DNA相互作用的结构研究

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中文摘要：铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn superoxide dismutase，SOD1)是一种广泛分布于胞内的重要抗氧化酶，铜离子是催化活性中心，主要功能是催化超氧阴离子(O2·-)歧化为过氧化氢(H2O2)和O2，维持胞内活性氧(reactive oxygen species，ROS)内稳态。有证据表明，DNA能与SOD1结合，通过蛋白质芯片在溶液中发现三条能与SOD1结合的DNA序列;而在细胞内，H2O2浓度升高后，胞质SOD1被磷酸化并转运到细胞核，调控多达123种基因的表达。本课题组通过染色质免疫沉淀与测序联用的方法，得到与SOD1结合的特异性DNA序列S1，并利用EMSA验证SOD1与S1形成复合物并测出其结合常数。此外，SOD1的许多性质和结构特征与微生物细胞中的PerR、SoxR和MarR等金属调控蛋白类似。因此，我们猜测SOD1可能是一种金属调控蛋白，能与DNA结合进而调控基因表达。在本工作中，我们首先研究了DS系列抑制剂对SOD1结构和活性的影响，结果表明DS14可较好的抑制溶液和细胞内SOD1的活性;影响蛋白的二级结构并通过抑制胞内SOD1的活性导致ROS水平产生变化，最后通过Autodock进行分子对接，对抑制机理进行了讨论。其次，我们利用HADDOCK探讨了SOD1和特异性DNA序列结合的可能模式—SOD1活性中心与DNA结合，并用溶液小角X-射线散射对两者结合的可能模式进行验证。结果表明SOD1与DNA结合后，蛋白构象更加靠拢紧密，溶液结合模式与对接结果相符。通过研究氧化还原条件和金属螯合剂对溶液中复合物构象的影响，结果发现还原条件对复合物构象基本没有影响，而氧化条件下与铜螯合剂处理后的构象较为相似，拟合得到的结构更加松散且DNA与SOD1解离，说明铜离子在DNA与SOD1结合过程中发挥重要作用。最后，我们主要通过悬滴法筛选并优化了SOD1-螯合剂复合物和SOD1-DNA复合物的结晶条件，解析晶体结构发现，没有得到预期的结果，但我们总结了复合物晶体培养方法和条件，为后续的工作奠定了一定基础。综上所述，本工作筛选出DS14能较好的抑制SOD1活性，影响蛋白结构;而且分析了溶液中SOD1与DNA的结合模式，并通过研究氧化还原条件和金属螯合剂对溶液构象的影响，表明螯合铜离子以及配位的氨基酸被氧化将导致SOD1与DNA的解离。

作者：

王明芳

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关键词：

铜锌超氧化物歧化酶 DNA相互作用螯合剂小角散射结合模式

授予学位：

硕士

学科专业：

无机化学

导师：

刘长林

学位年度：

2019

学位授予单位：

华中师范大学

语种：

中文

中图分类号：