类泛素家族蛋白NEDD8,SUMO,Pup和SAMPs的结构和功能研究

Ubiquitin and ubiquitin-like dependent post-translational modifications have been comfirmed to be invovled in diverse biological processes, including transcriptional regulation, DNA damage repair, signal transduction, apoptosis and cell cycle regulation, etc. In recent years, the discovery of ubiquitin-like family proteins from prokaryote and archaea brings us a lot of novel knowledge of the structure and function of this family proteins, and raises more issues to be explored as well. In this project, we will study the structure and function of ubiquitin-like family proteins NEDD8, SUMO, Pup and SAMPs. We will focus on the molecular mechanism of NEDD8 and SUMO system and their cellular functions in eukaryotic organism Trypanosoma brucei; the conformation of prokaryotic Pup and its conformational transition upon substrate binding; and the structure of archaeal SAMPs and their moleuclar mechanism. By comprehensive and systematic study of these ubiquitin-like family proteins from eukaryote, prokaryote to archaea, we can understand in depth the structure and function of ubiquitin-like family proteins and their evolution.

依赖泛素及类泛素蛋白的翻译后修饰已经被证实参与几乎所有细胞内的调控过程，这些细胞事件包括转录调控、DNA损伤修复、信号转导、细胞凋亡以及细胞周期调控等。近年来随着原核生物和古细菌的类泛素家族蛋白的发现，对该家族蛋白的结构和功能有了许多新的认识，同时也提出了更多需要探索的问题。本项目将围绕着类泛素家族蛋白NEDD8,SUMO,Pup和SAMPs的结构和功能开展相关的研究。重点研究真核生物锥体虫NEDD8和SUMO系统的分子作用机制及其在细胞内的功能；原核生物Pup的构象及其和底物识别中的构象变化；以及古细菌SAMPs的结构及其分子作用机制。通过对从真核生物，原核生物到古细菌的类泛素家族蛋白的全面系统的研究，从而深入了解类泛素家族蛋白的结构和功能及其演化发展。

依赖泛素及类泛素蛋白的翻译后修饰已经被证实参与几乎所有细胞内的调控过程，这些细胞事件包括转录调控、DNA损伤修复、信号转导、细胞凋亡以及细胞周期调控等。近年来随着原核生物和古细菌的类泛素家族蛋白的发现，对该家族蛋白的结构和功能有了许多新的认识，同时也提出了更多需要探索的问题。本项目围绕着类泛素家族蛋白NEDD8,SUMO,SAMPs和Pup的结构和功能开展相关的研究。我们解析了布氏锥虫类泛素蛋白NEDD8的溶液空间结构，完成了类泛素蛋白NEDD8的细胞功能研究，NEDD8系统的相关酶和修饰底物的鉴定。我们完成了布氏锥虫中SUMO化系统的酶的鉴定，构建了体外SUMO化系统，通过体外SUMO化实验验证了酶的活性以及SUMO的底物。我们还完成了古细菌类泛素蛋白SAMP1和SAMP2的的NMR溶液结构解析,研究了SAMPs在盐离子影响下的构象的变化。此外，利用NMR核磁共振，圆二色谱（CD）和表面等离子体共振 (SPR)等方法我们研究了Pup和Mpa的相互作用，以及不同pH等条件对Pup构象及其与Mpa的相互作用的影响。通过对从真核生物，原核生物到古细菌的类泛素家族蛋白的全面系统的研究，将有助于我们深入了解类泛素家族蛋白的结构和功能及其演化发展。