人细胞内质网中巯基氧化酶Ero1β驱动的电子传递系统的工作机制

蛋白质二硫键异构酶PDI及巯基氧化酶Ero1是真核细胞内质网中催化蛋白质氧化折叠最重要的酶分子。人细胞内质网中有两类Ero1- - Ero1α和Ero1β，其中Ero1β在分泌细胞中含量丰富并在非折叠蛋白应答下高表达，目前对于由Ero1β驱动的电子传递系统的工作机制的研究十分缺乏。本课题拟重组表达、纯化人源Ero1β蛋白，鉴定其生物化学性质，比较其与Ero1α性质的异同；在体外重构Ero1β/PDI氧化折叠系统，测定Ero1β在该系统中和PDI之间进行电子传递的动力学和热力学参数，研究Ero1β同PDI相互作用的模式，探明潜在的Ero1β二体亚基间电子传递方式；鉴定Ero1β的二硫键配对方式，寻找其中潜在的调控二硫键，阐明Ero1β的活力调控机制；观察Ero1β的活力调节机制对于细胞内质网氧化还原平衡的影响；研究Ero1β/PDI相互作用的结构基础，揭示这一重要功能复合物工作的分子机制。

蛋白质二硫键异构酶PDI及巯基氧化酶Ero1是真核细胞内质网中催化蛋白质氧化折叠最重要的酶分子通路成员。人细胞内质网中有两类Ero1——Ero1α和Ero1β，其中Ero1β在分泌细胞中含量丰富并在非折叠蛋白应答下高表达，阐明由Ero1β驱动的电子传递系统的工作机制是本课题研究的重点。本课题首次成功表达纯化了有活力的人源Ero1β蛋白，证实Ero1β每催化一分子二硫键形成，需要消耗一分子双氧并产生一分子过氧化氢。在体外重构了Ero1β/PDI氧化折叠系统，发现Ero1β的酶活力是Ero1α的二倍左右，是一个更加高效的巯基氧化酶。我们首次鉴定到Ero1β的活力受到长程二硫键的调控，发现Cys90-Cys130是对Ero1β活力起到关键调控作用的二硫键，Ero1β与Ero1α相比是一种较为松散的调控，从而能够提供更强大的氧化力。我们还发现内质网中的谷胱甘肽过氧化物酶GPx7能直接利用Ero1产生的过氧化氢并通过氧化PDI加速蛋白质氧化折叠。我们的工作有助于进一步理解人细胞中的蛋白质氧化折叠通路以及内质网中氧化还原平衡的调控机制。