转运金属膜蛋白MntH的结构和转运机理研究

新型金属锰转运蛋白质（MntH）是细菌用来转运锰离子的主要工具，是新近发现的自然抵抗相关的巨噬细胞蛋白质（Nramp）家族的细菌同源体。Nramp家族蛋白质不仅在维持二价金属离子动态平衡中起着主要作用，而且在细胞抵抗多种病原体的感染中起着控制作用，与许多疾病有着直接关系。目前对这类蛋白质的研究主要集中在遗传学领域，对其功能和结构了解甚少。由于Nramp家族属于膜蛋白质，它自身的物理化学特性使得仅仅应用研究可溶性蛋白质的方法很难获取足够的结构信息。本项目拟以实验室易于得到和操作的Nramp细菌同源体MntH为研究对象，结合顺磁共振波谱技术、荧光标记方法和生物技术来研究其结构和转运金属离子的机理。这一研究将不仅为发现和探究新型金属转运蛋白开辟新的途径，也为揭示金属转运蛋白在细胞抵御外来微生物入侵中的作用机制，诊断和治疗与细胞中金属离子平衡相关疾病等奠定基础，具有重要的科学意义和广阔的应用价值。

新型金属锰转运蛋白质（MntH）是细菌用来转运锰离子的主要工具，是新近发现的自然抵抗相关的巨噬细胞蛋白质（Nramp）家族的细菌同源体。Nramp家族蛋白质不仅在维持二价金属离子动态平衡中起着主要作用，而且在细胞抵抗多种病原体的感染中起着控制作用，与许多疾病有着直接关系。目前对这类蛋白质的研究主要集中在遗传学领域，对其功能和结构了解甚少。由于Nramp家族属于膜蛋白质，它自身的物理化学特性使得仅仅应用研究可溶性蛋白质的方法很难获取足够的结构信息。本项目以实验室易于得到和操作的Nramp细菌同源体MntH为研究对象，结合顺磁共振波谱技术、荧光标记方法和生物技术来研究其结构和转运金属离子的机理。课题开发并完善了一种利用荧光探针测定膜蛋白活性的简单方法，这种方法解决了传统的应用同位素标记方法测定膜蛋白活性的弊端，为研究蛋白的结构和动能的研究奠定了基础。本研究尝试和优化了MntH蛋白质的分离，纯化的方法，提高了纯化的效率，利用低价的表面活性剂，降低了纯化的成本，为后续MntH结构的研究奠定了基础。通过定点突变的方法，初步探究了在MntH蛋白质中与金属锰离子与结合的氨基酸残基;利用将合成的MntH中关键的一跨膜螺旋链重组到脂质体中的方法，通过各种谱学技术研究了MntH中关键螺旋链在模拟细胞膜环境（脂质体）中的构象，以及pH、温度和锰离子等螺旋链构象的影响，以及对蛋白质功能的影响。这些研究将不仅为发现和探究新型金属转运蛋白开辟新的途径，也为揭示金属转运蛋白在细胞抵御外来微生物入侵中的作用机制，诊断和治疗与细胞中金属离子平衡相关疾病等奠定基础，具有重要的科学意义和广阔的应用价值。