一、电压门控钾离子通道Kv4的N端片段Kv4.3N与通道调节亚基KChIP1的蛋白复合物的结构与功能分析 二、苏氨酸磷酸裂解酶SpvC与其底物肽段复合物的结构基础与其酶活机制的研究

第一部分电压门控钾离子通道Kv4的天然辅助β亚基KChIPs与孔道形成α亚基在心脏和大脑形成自然状态的Kv4通道复合物。为了阐明KChIPs在通道复合物中的通道门控调节功能。我们在体外表达和组装了KChIP1和Kv4.3N端复合物蛋白,并通过共结晶的方法得到了复合物的晶体结构。复合物形成了一种独特的钳式结构,结构中每个KChIP1同时结合相邻的两个Kv4.3N端蛋白,组成了存在两种结合区域的4:4复合体。其中,KChIP1分子表面的沟状疏水区域通过疏水作用,捕获通道四聚体中的一个Kv4.3分子的N末端的α-螺旋形成第一个功能必须的相互作用区;同时,这个KChIP1分子与相邻的另一个Kv4.3分子的T1结构域的数个残基形成第二个相互作用区,并稳定了T1结构域的四聚体形式。结合生化、分子生物学和电生理学等研究方法,我们证实了KChIPs是通过与Kv4分子形成这种钳式结构来实现调节通道部分电生理特性的功能。第二部分沙门氏菌的致病蛋白SpvC属于一种全新的被称为苏氨酸磷酸裂解酶的蛋白酶家族的一员。苏氨酸磷酸裂解酶可以特异性的识别宿主丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)激活位点的磷酸化苏氨酸和酪氨酸(pTXpY)序列,并不可逆的去除磷酸化苏氨酸的磷酸基团,以阻断宿主细胞免疫信号通过MAPK通路的传递。为了阐明SpvC是如何特异性的识别并灭活宿主的MAPK蛋白,我们解析了SpvC结合底物肽段的复合物的晶体结构。结构显示,SpvC可特异性的识别底物肽段的磷酸化苏氨酸和酪氨酸。SpvC在结合底物后的构象发生改变,使底物肽段的磷酸化苏氨酸被包围在疏水环境中,排斥了溶剂分子的接触。同时SpvC的K136作为亲核试剂可同时进攻磷酸化苏氨酸的α-氢原子和β-碳原子而分别催化消除反应和取代反应。生化实验也证实了消除反应产生的碳碳双键产物和取代反应产生的连接产物。这些实验结果从不同角度解释了SpvC的催化机制。