瘦素蛋白的溶液构象及功能研究

肥胖（obesity）是一个世界性的问题。瘦素（leptin），一个16kDa的脂肪因子激素，不仅与肥胖密切相关，还参与许多疾病的发生、发展。虽然瘦素相关制剂具有极好的治疗肥胖等疾病的前景，但由于瘦素的结构尚未完全阐明，瘦素的医用研发受到了很大的限制。最近，我们发现瘦素在溶液中可能存在单体和寡聚体之间的动态平衡，其生物学效应可能取决于单体或者寡聚体的水平，肥胖等疾病的发生可能与该平衡失调有关。因此本课题拟采用PRE顺磁核磁技术，表征人瘦素的溶液结构和动态变化，获得其寡聚体的系综构象；采用生物物理手段宏观研究人瘦素寡聚体的形成；并通过基因改造小鼠瘦素以改变单体和寡聚体的平衡，观察不同平衡状态下的瘦素的生物学功能，从而对单体和寡聚体的功能作出初步的判断。本项目的实施可望在瘦素结构和功能认知上获得重大突破，为瘦素相关药物的开发提供新的思路和理论基础。

瘦素（leptin）蛋白不仅与肥胖密切相关，还与多种疾病的发生和发展有着紧密的联系。但是目前人们对瘦素的结构特性缺乏了解，限制了我们对泛素功能的认知。通过本课题的研究，我们成功在体外表达纯化了瘦素蛋白，并进一步表征了瘦素单体在溶液中的核磁共振系综构象；同时，通过开发合成的一种全新的用于溶液顺磁弛豫增强研究的新型顺磁探针，以及发展的一套完整的用于研究蛋白质结构和动态学的溶液顺磁核磁新方法，对瘦素蛋白在溶液中的结构和动态变化，以及单体和寡聚体之间的动态平衡特性进行了阐述。并进一步应用核磁共振技术，发现了溶液pH值对瘦素蛋白单体和寡聚体之间动态平衡移动的影响。另一方面，为了更加准确的解析瘦素蛋白寡聚体的结合界面以及瘦素蛋白内部的精细结构变化，我们发展了更加刚性的顺磁探针以及相应的计算方法，结合PRE方法，能够获得幅度仅为0.1纳米的蛋白质精细结构运动信息，检测到Kd≈ 25 mM的极弱蛋白质相互作用，这些研究技术和手段的建立为瘦素蛋白的结构和功能的研究提供了保障。在本项目的资助下，我们共发表论文6篇，另有多篇论文已经修回、撰写与审稿中。申请并获得国家发明专利授权一项（专利号：201310503539），培养研究生3名，培养博士后4名。