双组分信号系统HK853和RR468蛋白结构和动力学的核磁共振研究

双组分信号系统TCS在致病菌细胞中广泛存在，其相关蛋白质是潜在的新型药物靶标。TCS信号转导是由组氨酸激酶HK和应答调控子RR介导的磷酸化和去磷酸化过程，是一个由蛋白构象变化调控的动态过程。核磁共振技术在动态过程研究方面具有独特优势。本项目将运用NMR技术研究TCS模型体系HK853和RR468的溶液结构以及不同时间分辨率的动力学性质，研究在磷酸化动态过程中蛋白质各结构域的相互作用和构象变化，揭示蛋白质的分子运动与信号调控之间的相互关系，为阐明TCS信号转导系统的分子机制提供不可缺少的基础数据。

双组分信号系统在致病菌细胞中广泛存在，利用组氨酸激酶和反应调节蛋白之间的磷酸转移过程实现信号在细胞内的转导，其相关蛋白质是潜在的新型药物靶标。本课题建立了基于小分子氟化铍探针的19F核磁共振方法，运用该方法及多种实验技术手段对双组分信号系统蛋白HK853与RR468的磷酸转移机制进行了深入细致地研究。观察到蛋白相互作用使RR468的磷酸化位点发生了显著的结构变化；HK853-RR468复合物构象具有动态交换现象；X射线晶体衍射和蛋白质磷酸化功能检测技术从结构与功能上确认了参与催化反应的关键氨基酸位点。由此我们提出了由组氨酸激酶介导的反应调节蛋白的去磷酸化机制，阐明了His和Thr残基在协同调控HK蛋白磷酸酶活性中的重要作用。该工作揭示了组氨酸激酶与反应调节蛋白的信号转导机制，特别是His残基在低等生物的信号调节中所具有的双重身份在生物进化的历程中有非常重要的生物学意义。课题发展的小分子氟探针技术可以被广泛运用于细菌TCS蛋白的研究中，为磷酸化信号转导的研究提供有力保障，具有广泛的应用前景。