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人体内胰岛素瘤相关蛋白1(INSM1)主要在神经内分泌系统的发育过程中表达,对神经内分泌系统的正常发育起到关键的调控作用。INSM1是一种含有锌指结构域的转录因子,这种结构域通过特定氨基酸残基与Zn2+结合而形成具有指状的空间构型。含有锌指结构域的蛋白广泛参生物体的基本生命活动,包括DNA复制、基因转录、mRNA剪切和翻译等生命过程的调控,在生物体生长发育、生理代谢以及疾病发生等过程中都具有非常重要的调控作用。INSM1蛋白含有510个氨基酸,其羧基端存在5个C2H2锌指结构域,能特异性识别含保守性序列的双链DNA。目前,INSM1中的各个锌指结构域的结构以及与序列特异性DNA的结合机理仍不清楚。 为深入理解INSM1中的锌指结构域的结构特征,及其识别序列特异性的DNA,构建了包含不同序列的锌指结构域载体,包括ZF(1-5)、ZF(1-3)、ZF(2-3)和ZF(4-5)等,本论文聚焦在ZF(4-5)结构域的核磁共振(NMR)结构与功能研究。首先,通过表达纯化的条件优化,获得了高产、高纯和稳定的ZF(4-5)蛋白,并完成了15N/13C同位素标记蛋白的表达。对ZF(4-5)蛋白的表征分析显示,ZF(4-5)蛋白在研究条件下主要以单体形式存在。ZF(4-5)的2D1H-15N HSQC谱图信噪比高,两维化学位移分散好,谱峰强度均一,表明该蛋白具有良好的三维折叠,适合于NMR的结构解析。其次,应用NMR方法解析了ZF(4-5)蛋白在溶液中的三维结构。ZF(4-5)的每个锌指单元分别包含了一个ββα折叠结构,两个β-strand以反平行形成一个小的β-sheet。最后,应用NMR滴定研究了 ZF(4-5)与序列特异性DNA(5-TG/TC/TC/TT/AGGGGG/TCG/A-3)的相互作用。NMR滴定实验观察到5个氨基酸残基的化学位移发生了明显扰动,表明该蛋白与这一序列特异性DNA的发生了相互作用。等温量热滴定(ITC)实验进一步证明ZF(4-5)蛋白与DNA的结合,该结合作用较弱(Kd~20μmol/L)。 以上研究结果表明,在INSM1特异性结合DNA的过程中,ZF(4-5)尽管参与了序列特异性的DNA识别,但较弱的相互作用表明该结构域可能并不发挥主要的识别作用。INSM1中其它锌指的结构以及与DNA的相互作用还有待进一步研究。