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蛋白激酶Cα相互作用蛋白(protein interacting with Cα kinase，PICK1)是从线虫到人类的所有生物中非常保守的一类存在于细胞质中的膜结合蛋白，是蛋白激酶Cα(protein kinase Cα，PKCα)的靶蛋白之一，也是在PKCα和突触后膜受体蛋白间起重要作用的衔接蛋白。小鼠来源的PICK1由416个氨基酸残基组成，包含PDZ结构域、BAR结构域和酸性氨基酸区。PICK1中的PDZ结构域和受体蛋白、转运蛋白、衔接蛋白的相互作用报道较多，BAR结构域则有可能与小分子GTPase、质膜等相互作用。PICK1作为结合众多不同蛋白的一种衔接蛋白，可能在多种重要疾病如癌症、精神分裂症、疼痛、帕金森综合症等发生发展过程中发挥潜在作用。 Ca2+，Mg2+和Zn2+这三种二价金属离子对于细胞的新陈代谢是必不可少的，在众多的蛋白质参与的生理过程中，不仅参与稳定蛋白质，同时还参与调节蛋白质复合体的形成和解聚。本文对Ca2+，Mg2+，Zn2+三种金属离子与PICK1蛋白的结合性质及其对膜结合活性的影响进行了研究。 以重组质粒pRK5-pick1为模板，经PCR扩增获得PICK1基因，克隆到pGEX-6p-1载体中，并在E.coli BL21中进行表达。重组子pG-pick1表达产物为可溶性融合蛋白GST-PICK1，经GST-Sepharose4B亲和层析和PreScission Protease(PPase)酶切，以及Sephacryl S-200凝胶层析获得了电泳纯的PICK1蛋白，经SDS-PAGE分析，其单体分子量约为50 kDa。天然聚丙烯酰胺凝胶电泳和分子排阻层析结果表明，PICK1蛋白在溶液中主要以二聚体形式存在，分子量约为100 kDa。同样通过基因重组获得了PICK1的含N端酸性区的截短的N-PDZ(1-110残基)蛋白以及含C端酸性区的BAR-C(128-416残基)重组蛋白。 在此基础上利用荧光光谱技术、竞争性实验分析Zn2+与PICK1蛋白的结合，结果揭示Zn2+结合区域位于N-PDZ区，进一步缺失N端酸性区以及其在PDZ结构域上C44C46突变为G44G46，证实Zn2+的结合区域位于PDZ结构域的CPC区域。另外CPC模体也是脂质结合的一个位点，通过蛋白和脂质的覆盖法，超离心、荧光光谱试验揭示，在Zn2+存在的情况下，PDZ结构域与脂质体的结合明显增强，而脂质体的存在却会减弱Zn2+与PICK1的结合。故我们推测在细胞内可能存在如下Zn2+诱导PICK1蛋白在膜上成簇或聚集的模式:(1)在细胞质中的Zn2+增强PDZ-PDZ和PDZ-lipid之间的相互作用以促使PICK1蛋白在膜上成簇，聚集;(2)一旦PICK1蛋白在膜上成簇，其PDZ结构域则会释放出其结合的Zn2+，同时在与Zn2+结合的相同位点与亲和能力更强的质膜结合;(3)Zn2+的释放会减弱PDZ-PDZ之间的相互作用，同时增强PICK1和质膜的亲和;(4)分子间PDZ与PDZ相互作用的减弱，同时为在膜上PDZ与其他配体的结合提供可能。 进一步对PICK1与Ca2+、Mg2+两种金属离子的结合情况的研究结果表明Ca+既能与PICK1的N端N-PDZ结合又可与C端BAR-C结合，而Mg2+只结合在PICK1的N-PDZ区域。另外，比较Ca2+或Mg2+对PICK1结合脂质的影响，显示Ca2+能明显增强蛋白和脂质的结合。 PICK1与Ca2+，Mg2+，Zn2+的结合，为PICK1与其受体间的相互作用的研究提供一个框架和思路。