激素耐药型肾病综合征致病蛋白TBC1D8B的结构生物学研究

Steroid-resistant nephrotic syndrome (SRNS) has a significant risk of rapid progression to end-stage and is one of the critical diseases that threaten children health. Recent clinical research has revealed that mutations in TBC1D8B cause X-Linked SRNS，but how these mutations affect protein activity and kidney function is unknown. We have got the TBC1D8B crystals for X-Ray diffracting in preliminary study. We intent to use the combination of various techniques involving in biochemistry, cell biology and molecular imaging to study the conformation change of TBC1D8B bound ligand or substrates, the interaction between TBC1D8B and Ca2+/lipids/substrates, and further analyze these domains to explain how they work and functionalize coordinately, thereby eventually to elucidate the mechanism of pathological mutations in TBC1D8B leading to SRNS. Our results will provide further understanding of SRNS related pathogeny and the basis for designing and screening small molecular inhibitors or probe as well as a new theoretical guidance for the clinical diagnosis and the treatment of SNRS

激素耐药型肾病综合征（SRNS）是一种可进展成终末期肾病的儿童常见的肾脏疾病，是威胁儿童的生命健康的重要疾病之一。近期临床研究表明，TBC1D8B的基因突变会导致伴X染色体异遗传性SRNS的形成。然而，这些突变是如何影响TBC1D8B蛋白活性并最终导致SRNS，其机理并不清楚。申请人在前期研究中已成功获得TBC1D8B的蛋白晶体，接下来拟运用生物化学、细胞生物学以及分子影像技术来研究TBC1D8B结合配体或底物前后的构象变化和相互作用，并研究其不同结构域的协调方式和生理作用，最终阐明TBC1D8B病理性突变致病的分子机理。本项目的研究成果将会对理解SRNS的致病原因产生重要影响，也为进一步设计并筛选靶向小分子抑制剂或探针提供分子基础，以及诊断和治疗SRNS提供新的理论依据。

TBC(Tre-2/Bub2/Cdc16)家族蛋白广泛存在于多种生物中，且参与多种生命活动过程。TBC蛋白具有GTPase激活活性，可促进GTP水解为GDP. 典型的TBC结构域是一种由200个左右的氨基酸残基组成的保守性结构域，经典的TBC结构域包含两个主要的催化残基：精氨酸（R）和谷氨酰胺（Q）,他们可将Rabs稳定在过渡态并催化Rabs水解。TBC蛋白家族除了TBC结构域以外，还有PH、CC、PTB或者 GRAM等结构域, 这些结构域的功能与细胞膜功能紧密相关。TBC1D8B蛋白是一个多结构域蛋白TBC家族成员，临床研究表明TBC1D8B的基因突变会导致X连锁遗传的激素耐药性肾病综合症（Steroid-resistant nephrotic syndrome，SRNS）, 然而，这些突变是如何影响TBC1D8B蛋白活性并最终导致SRNS，其机理 并不清楚。 Nephrotic Syndrome是一种常见的，严重威胁人类健康的慢性临床症候群 ,因此了解SRNS发生的遗传学基础对阐明激素耐药型肾病综合征的发病原因，特别是为发掘治疗SRNS潜在的药物靶点或生物标志物具有重要意义。本项目通过生物化学，X-Ray,冷冻电镜技术以及酶活等实验，对TBC1D8B蛋白的结构与功能关系进行研究。在原核表达系统，尽管我们尝试了不同方式进行硒代蛋白的晶体筛选，也尝试了浸泡不同的重金属离子，非常遗憾，由于各向异性的存在均未能获得最终相位。一些列不同长度的截短也未能有明显改善。为了改善蛋白的性质，经过一系列优化尝试，我们在Bac to Ba昆虫表达系统里可以纯化到性质较好的TBC1D8B蛋白，并进行了负染和冷冻电镜数据收集和结构解析，目前相关工作正在整理中。. 与此同时，在本项目资金的支持下，我们用X射线晶体学技术成功解析了肿瘤潜在药物靶点—微管蛋白（tubulin）与小分子药物SSE15206的复合体结构，其分辨率为2.8A， 分析了其构效关系，为后续相关药物分子的设计和修饰提供理论基础。. 在本项目的支持下，我们成功发表了1篇SCI论文，另有2篇论文在投稿中，1篇在准备中。