FEM蛋白质复合物的结构与功能研究

本项目主要围绕秀丽线虫中募集了三种FEM蛋白的CBCFEM-1复合体对TRA-1蛋白泛素化降解作用，阐明FEM-2蛋白参与调控TRA-1降解的机制，鉴定磷酸化作用以及GSK3激酶是否在TRA-1降解中发挥作用，对TRA-1蛋白发生部分降解的机制作出初步探索。同时解析这些蛋白质复合物的晶体结构，阐明它们的相互作用机制及在线虫体内的功能，了解这一蛋白质复合物是如何调节线虫性别决定的。此外本研究还将对TRA-1通过部分降解形成截短形式蛋白的过程进行实验探索。这些研究将对TRA-1蛋白水平调控的通路进行进一步的补充，为线虫性别决定通路的完善作出贡献。

秀丽线虫有两种性别，分别为具有XX型染色体的雌雄同体线虫和具有XO型染色体的雄性线虫。雌雄同体线虫形体上与雌性相似，但在发育过程中，其生殖腺可以先后产生精子和卵细胞，因此既能自体繁殖又可以与雄性交配繁殖。雄性线虫只能产生精细胞，可与雌雄同体线虫交配繁殖。性别引起的差异在线虫中是很广泛的。在解剖学、生理学和行为等方面，两种性别的线虫均存在很大不同。事实上，约有40％的雄性线虫细胞和30％的雌雄同体线虫细胞是根据性别特异分化的。.过去的若干年中，控制性别决定的很多分子机制都已被清楚研究。研究表明，线虫中所有体细胞的性别命运是被一条调控通路控制的，该通路在两种性别中活性不同。.大量的遗传学研究已经鉴定出一条控制线虫性别决定的复杂的信号通路。在这条通路中,FEM-1/2/3 复合物处于整个通路的中心地位。其中，FEM-2的C端是一个蛋白磷酸酶PP2C结构域，而其N端则是一个与目前已知所有结构域序列无任何相似性、功能未知的结构域。我们首次报道了线虫性别决定的关键蛋白FEM-2的晶体结构，并结合生化试验阐明了FEM-2的N端带负电的区域对于FEM-2 与FEM-1 和FEM-3 的结合非常关键，为研究FEM-1/2/3复合物泛素化调控Tra-1提供了重要信息。本研究结果首次揭示了这种“附加结构域”可以通过介导蛋白-蛋白相互作用的方式来调控整个蛋白质复合物的功能，而不是直接调控该蛋白的活性。这为理解这类含有“附加结构域”的PP2C 家族蛋白的功能具有非常重要的参考意义。