细胞表面受体CD147瞬态构象的核磁共振研究

Cell-surface receptor CD147 expresses in various tissues and functions by glycosylation, self-association and heterophilic protein-protein interaction. Previous studies show recombinant CD147 is a monomer, zinc ions can induce its self-association, and proteins such as CyPA and S100A9 function by weak interaction with CD147. NMR results show the transient-state conformations of CD147 probably participate in the self-association and weak interaction with substrate. NMR method is the best way in the study of transient-state conformation, but the methodology still needs further development. In this project, we will study the self-association and weak interaction with CyPA of CD147 by NMR DOSY experiment, relaxation experiment, RD experiment and CEST experiment and establish the method in the weak interaction of transient state by NMR. Moreover, we will study other self-association factors and weak interaction with S100A9 of CD147 by the new NMR method and describe the mechanism of weak interaction of CD147 which may provide the theoretical basis for the study of pathology.

细胞表面受体CD147广泛表达于体内多种组织细胞，通过糖基化、自聚集或与其他分子相互作用发挥多样性的功能。以前的实验结果表明，重组得到的CD147以单体形式存在，锌离子能够诱导其自聚集，CyPA、S100A9等蛋白分子通过与其发生弱其相互作用发挥各自功能。核磁共振的研究结果表明，极有可能是CD147的瞬态构象参与了自聚集或与底物的弱相互作用。对于瞬态构象的弱相互作用，核磁共振虽然是最佳研究手段，但方法学上仍需要进一步的发展。本项目将综合运用核磁共振DOSY、弛豫实验、RD实验和CEST实验等对CD147自聚集和与底物CyPA的体系进行研究，建立核磁共振研究瞬态弱相互作用的方法。并将该方法应用到CD147其他自聚集诱导因素和与底物S100A9的研究中，进而揭示CD147瞬态弱相互作用的作用机理，为其参与疾病病理学研究提供理论依据。

细胞表面受体CD147广泛表达于体内多种组织细胞，通过自聚集或与其他分子相互作用发挥多样性的功能。已有的实验结果表明，重组得到的CD147以单体形式存在，锌离子能够诱导其自聚集从而影响其行使功能。本项目中，首先，引入相对扩散系数（Dr）来表征溶液中蛋白质分子的状态，有效消除了蛋白质体系缓冲条件对扩散系数测定的影响，并得到相对扩散系数与标准蛋白质表观分子量的关系。其次，设计了两个新的更适合蛋白质研究的3D异核DOSY实验：1H-{15N}-DOSYHSQC和{1H}-15N-DOSYHSQC实验，建立了运用异核DOSY实验研究蛋白质主链平动动力学的方法，并以蛋白质AtrZ为例对方法进行了验证。AtrZ实验数据结果符合其已知的运动性结果，且数据具有合理的误差范围。再次，对CD147稳定性进行了而研究，结果显示是否加入EDTA是CD147能否稳定的关键因素。最后，对CD147的自聚集和Zn离子诱导的自聚集进行了研究。结果显示，虽然CD147具有两个结构相似结构域，无论是否有Zn离子参与，CD147的C端结构域都具有自聚集，聚集界面位于E118-T121和I171-D179两个loop区附近，与核磁共振Zn离子滴定结果一致。有意思的是，加入Zn离子后，虽然发生了自聚集，CD147的运动性反而增强，C端结构域除自聚集界面附近的残基外，其他氨基酸残基的运动性具有明显高于无Zn时的运动性，表明此时CD147并非处于单一状态，存在不同的状态并在不停地进行交换。相对扩散系数的引入有效拓展了2D DOSY实验在不同蛋白质研究中的应用，新的3D DOSY实验是研究蛋白质动力学的有力手段，两者均具有良好的应用价值，对于CD147聚集的研究为其功能研究提供了分子运动的基础。