人源Group IIE分泌型磷脂酶A2蛋白的结构生物学研究

Secreted phospholipase A2s form a large family of proteins involved in diverse biological and pathophysiological processes. Secreted phospholipase A2 Group IIE (sPLA2-GIIE) is one of the latest discovered members of this family. Accumulating evidence suggests that GIIE might play a pivotal role in the progression of immune response and inflammatory processes. However, the catalytic mechanism and physiological function of this enzyme are not well characterized. In this study, we aim to obtain the crystal structures of GIIE and further study the catalytic mechanism and physiological function. As a continuation of our structural work on sPLA2-GIB (JBC, 2009), we have optimized the expression system of GIIE (partial results published on PEP, 2011)and recently obtained crystal of active GIIE diffracts to better than 3 A. This preliminary result will enable us to investigate more precise roles of GIIE in the process of immune response and inflammatory reaction and provide structural basis for the validation of GIIE as the target for therapy of those relate diseases.

分泌型磷脂酶A2（sPLA2）参与了包括免疫应答，炎症反应，脂质代谢在内的多种生理病理过程，是治疗相关疾病的潜在靶标。sPLA2-GIIE是该家族新发现的成员之一，也在免疫应答和炎症反应中发挥着重要作用。但GIIE特殊的序列特征在催化特性及该酶在生理反应中发挥作用的分子机制还没有被报道。我们在本实验室GIB结构研究的工作 (JBC, 2009)基础上，近几年来尝试了在多个表达系统进行GIIE的表达和筛选工作，已有部分成果发表(PEP, 2011)。最近，我们利用酵母表达系统成功获得具有活性的可溶性蛋白，并初步筛选得到可衍射到优于3A的晶体，正在进行数据处理和结构解析工作。在这些大量的前期工作基础上，本项目拟通过解析GIIE高分辨率三维结构，并在结构的基础上进行酶活性质的研究，结合生物物理学手段来研究它发挥功能的结构基础和分子机理，为进一步确认GIIE在相关疾病中扮演的角色提供科学依据。

分泌型磷脂酶A2（sPLA2）参与了包括免疫应答，炎症反应，脂质代谢在内的多种生理病理过程，是治疗相关疾病的潜在靶标。但目前该家族药物研发的主要瓶颈是由于他们结构太相似而导致药物选择性很差。sPLA2-GIIE是该家族新发现的成员之一，初步功能研究发现它在动脉粥样硬化发生过程中有重要作用。通过研究GIIE的结构以及其非保守区域的特殊序列，一方面可以进一步了解该酶的生理生化作用机制，另一方面对指导研发该家族高选择性抑制剂或激活剂有重要意义。.本项目利用酵母表达系统成功获得稳定性较高的具有活性的可溶性蛋白，并得到高衍射分辨率的apo形式和抑制剂结合形式的晶体结构。并根据序列比对以及结构信息设计表达了两个突变体，接着还研究了两个突变体对酶活的影响，以及对抑制剂结合亲和性的影响。初步研究结果显示这两个突变位点是GIIE酶活口袋的关键氨基酸，并可决定抑制剂的抑制强度。目前我们已将该突变体信息交由合作团队做下一步的生理功能研究。