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OAS/RNase L信号通路是细胞内抵御外源RNA病毒入侵的先天性免疫信号通路,它能够识别病毒遗传物质,介导病毒RNA或是细胞RNA的降解,进而阻止病毒感染。
RNA病毒入侵细胞后,细胞内的2-5寡聚腺苷酸合成酶(2-5-oligoadenylate synthetase,OAS)能够识别病毒的dsRNA并被激活,活化的OAS会以ATP为底物产生以2-5磷酸二酯键相连的寡聚腺苷酸,即2-5-oligoadenylate(2-5A)。产生的2-5A作为第二信使,能结合核糖核酸内切酶(RNase L),RNase L在结合2-5A后能由无活性的单体状态变为有活性的双体状态,有活性的RNase L能降解细胞内单链RNA,抑制蛋白质的合成,以此来达到阻止病毒感染的目的。
在人类细胞中一共表达四种OAS,分别为OAS1,OAS2,OAS3以及OASL,OAS1和OASL含有1个OAS单元,但OASL没有催化活性;OAS2,OAS3分别含有2,3个OAS单元。
目前,对于OAS1,已经解出的结构有:人源hOAS1与一个18bp dsRNA的复合物,猪源pOAS1的apo形式以及分别与激活剂dsRNA和底物类似物ApCpp的复合物;对于OAS3,已经解出的结构为人源hOAS3中的第一个OAS单元DⅠ结构域(DⅠdomain)与一个19bp dsRNA的复合物。相关文献报导,OAS1,OAS2,OAS3这三个具有催化活性的OAS家族成员中,在人体内主要识别dsRNA以及合成2-5A的为OAS3,OAS3的催化结构域是否与OAS1的有所差别,或是其不具有催化活性的N末端DⅠ,DⅡ结构域是否对其有催化活性的DⅢ结构域有影响,也尚未清楚。因此,若能获得相关的OAS1,OAS3的可溶蛋白并获得其晶体,对其进行X射线衍射,解析其结构,将对研究OAS家族催化机制提供结构基础,为进一步研究细胞抗病毒功能提供重要的理论指导。
研究内容与结果如下:
(1)本文通过尝试不同的载体,获得了可大量表达人源hOAS1的重组质粒OAS1-346-pMCSG68,而后通过亲和柱,分子筛等纯化方式获得了较纯的hOAS1。通过悬滴法筛选出了适合hOAS1晶体生长的条件,并通过X射线衍射获得了不含有激活剂dsRNA的apo-hOAS1。将其与猪源的apo-pOAS1作比较,虽然同源性高达80%,但仍有一些与催化活性有关的氨基酸的侧链走向以及一些loop环构象的不同,特别是在RNA结合的区域,因此获得人源apo-OAS1的结构,对于进一步研究OAS1的结构与催化机制十分重要。
(2)本文通过筛选一系列OAS3具有催化活性的DⅢ结构域片段,将其与不同的载体相连接,获得表达量高且可溶性好的C端含有组氨酸标签的OAS3-DⅢ结构域重组蛋白OAS3-736-1087,而后通过亲和柱,离子交换柱,分子筛等纯化步骤,获得了浓度约10mg/mL的蛋白,通过悬滴法,筛选OAS3-DⅢ结构域合适的晶体生长条件,获得晶体,通过改变pH,沉淀剂浓度等方法,对晶体进行优化。另外,本文还提纯了OAS3的DⅠ结构域,并研究其与OAS3-DⅢ结构域是否存在直接的相互作用。
RNA病毒入侵细胞后,细胞内的2-5寡聚腺苷酸合成酶(2-5-oligoadenylate synthetase,OAS)能够识别病毒的dsRNA并被激活,活化的OAS会以ATP为底物产生以2-5磷酸二酯键相连的寡聚腺苷酸,即2-5-oligoadenylate(2-5A)。产生的2-5A作为第二信使,能结合核糖核酸内切酶(RNase L),RNase L在结合2-5A后能由无活性的单体状态变为有活性的双体状态,有活性的RNase L能降解细胞内单链RNA,抑制蛋白质的合成,以此来达到阻止病毒感染的目的。
在人类细胞中一共表达四种OAS,分别为OAS1,OAS2,OAS3以及OASL,OAS1和OASL含有1个OAS单元,但OASL没有催化活性;OAS2,OAS3分别含有2,3个OAS单元。
目前,对于OAS1,已经解出的结构有:人源hOAS1与一个18bp dsRNA的复合物,猪源pOAS1的apo形式以及分别与激活剂dsRNA和底物类似物ApCpp的复合物;对于OAS3,已经解出的结构为人源hOAS3中的第一个OAS单元DⅠ结构域(DⅠdomain)与一个19bp dsRNA的复合物。相关文献报导,OAS1,OAS2,OAS3这三个具有催化活性的OAS家族成员中,在人体内主要识别dsRNA以及合成2-5A的为OAS3,OAS3的催化结构域是否与OAS1的有所差别,或是其不具有催化活性的N末端DⅠ,DⅡ结构域是否对其有催化活性的DⅢ结构域有影响,也尚未清楚。因此,若能获得相关的OAS1,OAS3的可溶蛋白并获得其晶体,对其进行X射线衍射,解析其结构,将对研究OAS家族催化机制提供结构基础,为进一步研究细胞抗病毒功能提供重要的理论指导。
研究内容与结果如下:
(1)本文通过尝试不同的载体,获得了可大量表达人源hOAS1的重组质粒OAS1-346-pMCSG68,而后通过亲和柱,分子筛等纯化方式获得了较纯的hOAS1。通过悬滴法筛选出了适合hOAS1晶体生长的条件,并通过X射线衍射获得了不含有激活剂dsRNA的apo-hOAS1。将其与猪源的apo-pOAS1作比较,虽然同源性高达80%,但仍有一些与催化活性有关的氨基酸的侧链走向以及一些loop环构象的不同,特别是在RNA结合的区域,因此获得人源apo-OAS1的结构,对于进一步研究OAS1的结构与催化机制十分重要。
(2)本文通过筛选一系列OAS3具有催化活性的DⅢ结构域片段,将其与不同的载体相连接,获得表达量高且可溶性好的C端含有组氨酸标签的OAS3-DⅢ结构域重组蛋白OAS3-736-1087,而后通过亲和柱,离子交换柱,分子筛等纯化步骤,获得了浓度约10mg/mL的蛋白,通过悬滴法,筛选OAS3-DⅢ结构域合适的晶体生长条件,获得晶体,通过改变pH,沉淀剂浓度等方法,对晶体进行优化。另外,本文还提纯了OAS3的DⅠ结构域,并研究其与OAS3-DⅢ结构域是否存在直接的相互作用。