在细胞粘附与迁移中协调多种小GTP酶的Arap3的结构与功能研究

细胞粘附与迁移在正常生理过程中发挥作用，也与肿瘤细胞转移密切相关。多个小GTPase，在细胞黏附与迁移过程中起到重要的调控作用。小GTP酶在活化的GTP结合态和失活的GDP结合态之间循环，这两种过程受到鸟苷交换因子GEFs和 GTPase激活蛋白 GAPs的调控。Arap3是一个多结构域的蛋白，它是 Arf6以及RhoA 双功能的GAP。Arap3是协调细胞粘附与迁移过程中起着关键调控作用的4种小GTP酶(Rac1,RhoA,Arf6和Rap1)活性的桥梁之一。本课题以Arap3为研究对象，拟研究Arap3的磷酸化位点与VAV2相互作用的三维结构基础；研究Arap3分别作为Arf6GAP，作为RhoAGAP的三维结构基础，以及研究Arap3的ArfGAP活性和RhoAGAP活性如何受到蛋白质内部其它结构域以及外界因素包括：磷脂，钙离子，Rap1等的调控；研究Arap3受磷脂调节上膜的机制

Arap3是一个多结构域的蛋白，它是 Arf6以及RhoA 双功能的GAP。本课题以Arap3为研究对象，研究Arap3的磷酸化位点与VAV2相互作用的三维结构基础；研究Arap3分别作为Arf6GAP，RhoAGAP的三维结构基础，以及研究Arap3的ArfGAP活性和RhoAGAP活性如何受到蛋白质内部其它结构域以及外界因素的调控。.我们首次发现Arap3与Vav2的SH2结构域相互作用，它们之间的相互作用受到Arap3磷酸化水平的调节。我们解析了Vav2 SH2结构域本身的结构及它与小肽Arap3-pY1408的复合物结构，揭示了二者识别的结构基础。文章发表在Journal of Structural Biology 180 (2012) 84–95。.我们解析了Arap3的ArfAGAP及第二个PH结构域的三维结构，Arap3的ArfAGAP结构代表一种新的ArfGAP fold。发现第二个PH结构域对ArfAGAP活性有显著的调控作用。我们发现ArfGAP domain中GAP的关键活性位点残基Arg532十分重要。第二个PH结构域中的Arg445对于PH-ArfGAP的活性十分关键。我们做了PH2-ArfGAP的小角散射实验，正在构建PH2-ArfGAP的三维结构模型。企图说明PH2对-ArfGAP活性调节的机理。我们还证明钙离子不影响ArfGAP的活性。为了了解PH2结构域在活细胞中，在全长的基因中的作用，我们将全长的Arap3基因在PAE细胞中，包括野生型的和关键位点突变，说明在细胞中PH2结构域在Arap3调控Arf6活性中是关键的。此项工作目前正在成文，准备投稿。.我们分别获得了ARAP3_RhoGAP，以及Arap3 RhoGAP-RhoA.GDP AlF4-过渡态复合物的结构。这是第三个RhoGAP复合物的结构。复合物结构揭示了参与形成稳定复合物的RhoGAP上的关键带正电荷的残基与RhoA 的带负电荷的残基及GDP.AlF4−的形成稳定的复合物。我们将过渡态复合物的结构与其它RhoGAP-RhoA 复合物 的结构作了详细比较,发现复合物形成界面的显著差异。我们揭示Arap3 RhoGAP特异性调节RhoA 而非Cdc42, Rac1 活性的原因。此项工作目前正在成文，准备投稿。共发表有标注的SCI论文18篇。.