periaxin蛋白中PDZ的结构与功能研究

Periaxin蛋白是施万细胞特异表达的蛋白之一，它的基因缺失或突变引起脱髓鞘型的腓骨肌萎缩症4F亚型的发生。其中Periaxin 蛋白在施万细胞内的定位变化是髓鞘形成和稳定的重要前提，但Periaxin蛋白在施万细胞内定位变化的机制仍不清楚。本项目以Periaxin中重要的结构域PDZ为研究对象，通过基因重组表达、蛋白质纯化等手段，体外获取重组结构域蛋白，并应用核磁共振、荧光分子极化、表面等离子共振等技术进行体外理化性质分析和空间结构解析。同时将野生及突变基因转染施万细胞33B及HeLa细胞，结合免疫荧光定位，探讨PDZ结构域在periaxin蛋白细胞内定位变化过程中的作用。

轴周蛋白Periaxin是施旺氏细胞中特异表达的支架蛋白之一。在髓鞘形成与稳定中发挥重要作用。Periaxin基因的缺失或突变引起脱髓鞘型腓骨肌萎缩症(CMT)4F亚型的发生。.L-periaxin蛋白在坐骨神经的髓鞘的发育过程中，经历了从核到细胞质的转移，从近轴突处到远轴突处等位置变化。我们研究揭示L-periaxin-PDZ 结构域含有功能性亮氨酸富集型NES序列，其参与调节L-periaxin蛋白的核输出和细胞质定位过程。Periaxin-PDZ结构域可以形成二聚体的空间结构，外界的氧化压力会导致PDZ结构域形成更高的聚合体。Periaxin-PDZ结构域还参与了L-periaxin与S-periaxin相互作用，S-periaxin会抑制L-periaxin同源二聚体的形成。我们推测，在蛋白水平上S-periaxin可能是调节L-periaxin在髓鞘形成与稳定功能的一个重要因子。随后，在对L-periaxin蛋白不同结构域关系分析，观察到L-periaxin蛋白存在“open”和“close”两种分子状态，在细胞质中L-periaxin 由于首尾互作，使L-periaxin蛋白处于“close”状态，抑制其与其他配体的作用，影响了L-periaxin的亚细胞定位及与配体的结合；当到达细胞膜时，由于DRP2与L-periaxin-NLS结构域之间结合能力强于L-periaxin的酸性结构，从而使L-periaxin环状结构打开，使其参与膜上锚定、配体的结合。L-periaxin的NLS结构域的3段不同亚结构域中，NLS1只参与periaxin蛋白的核定位，NLS2和NLS3参与和DRP2蛋白中spectrin like 2和WW结构域相互作用，使L-periaxin整合到基底膜蛋白层。在Ezrin与L-periaxin的相互作用模式的分析中，发现L-Periaxin蛋白与Ezrin蛋白之间以“头对头”与“尾对尾”的方式发生相互作用，Ezrin可能是一种引导L-periaxin在施万细胞膜上的堆积的新的分子配体。另外生物信息学分析了CMT相关基因的分布和功能，氨酰t-RNA合成信号通路与CMT显著相关。建立敲除和干扰L-periaxin表达细胞模型、坐骨神经损伤(SNI)模型，观察到LPRX过表达对大鼠坐骨神经损伤后的神经功能恢复有着显著的促进作用。