鈣離子與跨膜蛋白TMEM16A通道靜電結合機制的研究.pdf

1、鈣離子是生命體中最基本的第二信使之一，它幾乎影響著生命活動的所有過程，鈣離子與鈣結合蛋白（CaBPs）主要通過靜電相互作用結合，進而調節(jié)細胞的生理活動，對兩者通過靜電作用結合的分子機制的研究成為生物學、化學、物理學等多學科交叉的熱點問題。
　　跨膜蛋白TMEM16A作為鈣激活氯離子通道CaCCs的分子基礎，其門控過程具有電壓和鈣離子雙重依賴性，對于它與鈣離子結合機制的研究有助于人們理解CaCCs通道鈣依賴性門控的分子機制。然而，由

2、于TMEM16A通道內部并沒有如EF-hand似的已知鈣離子結合結構域，也不能采用同源模建的方法構建三維結構；而且對一個由1000多個氨基酸組成的蛋白，采用丙氨酸掃描的方法確定鈣離子結合位點的更是一個難以實現(xiàn)的過程，以上諸多困難使得該研究成為一個懸而未決的問題。
　　本文以鈣離子與不同CaBPs結合機制的研究為切入點，采用分子模擬、分子生物學、電生理學三者并重、有機結合的方法，對鈣離子通過靜電相互作用與TMEM16A通道結合的分子

3、機制進行了探索，取得了一些有益的結果：
　　一、首次采用分段同源模建和分子動力學模擬相結合方法理論預測鈣離子結合位點。數(shù)據(jù)結果表明該方法用于對有結晶結構的CaBPs中鈣離子結合位點預測時成功率為70％～80%，對沒有結晶結構的膜蛋白如BK通道和TMEM16A通道中鈣離子結合位點預測的結果得到了實驗結果的支持，說明該方法用于CaBPs中未知結合位點的預測具有可行性與可靠性。與其他預測方法相比，本方法的優(yōu)勢在于可用于對既沒有典型鈣結合

4、位點也沒有晶體結構的CaBPs進行功能位點的理論預測。
　　二、首次應用理論預測和定點突變及膜片鉗實驗三者相結合的方法對TMEM16A通道中的鈣離子結合位點進行探討，并明確指出鈣離子結合位點由D439，E444，E447等三個氨基酸共同構成，E447是目前發(fā)現(xiàn)對鈣離子表觀親和力影響最大的氨基酸。
　　三、從靜電相互作用和能量的角度，成功解釋了鈣離子與TMEM16A通道中形成結合位點的三個氨基酸對鈣離子結合的不同貢獻。數(shù)據(jù)表明