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分子伴侣Trigger Factor(TF)是原核生物中唯一能与核糖体结合的分子伴侣,位于核糖体新生肽链出口处。关于TF功能的研究认为,TF在帮助新生肽链正确折叠方面起到重要作用,近年来Martinez-Hackert和Hendrickson研究工作发现了TF的又一新功能,可作为组装因子参与蛋白复合物的组装。 关于TF作为组装因子的这一新领域的相关研究还很少,为了对TF的功能进行深入研究,本文以变形链球菌S.mutans TF为研究对象,对其结构及底物进行了深入研究。作者最终解析了SmTF的全长蛋白的晶体结构,结构分析发现SmTF整体结构呈独特的“龙形结构”,底物结合位点为负电性的极性环境,各结构域之间柔性很强,有利十容纳多样化的底物。SmTFA二聚特有的“尾”“尾”相对、双“臂”交叉的组合模式,底物结合位点封闭,该二聚体为结构中发现的首个全长蛋白二聚体,该结构的解析为TF的二聚体状态提供了新的结构模型。同时,作者使用pull-down的方法,首次鉴定了一些与SmTF有紧密相互作用的底物,并对SmTF与核糖体小亚基蛋白S9形成的蛋白复合物采用分子筛、分析性高速离心、DSS化学交联等方法进行了深入研究。SmTF的新底物的鉴定及相互作用的研究结果显示,TF在胞浆中可能作为组装因子参与蛋白复合物组装,特别是参与核糖体组装这一新功能,推进了对TF功能的认识。 本论文第二部分以S.mutans中异戊二烯类化合物合成途径的酶为研究对象,对该通路的所有酶进行了结构生物学研究,作者最终解析了该途径HMG-CoA合酶和IDI-2的蛋白晶体结构。 HMG-CoA合酶催化异戊二烯类化合物合成途径中的第一步反应:AcAc-CoA和Ac-CoA碳碳缩合生成HMG-CoA。SmHMG-CoA合酶与CoA复合物的1.15A的高分辨率晶体结构,使作者存晶体中捕捉到了酶催化活性中心的几个关键催化氨基酸的双重构象。分析催化关键氨基酸H233的双重构象,H233侧链咪唑基团摆动45°后的新构象是首次在结构中被观察到,分析该新构象在催化中的作用,作者认为H233的新构象有利于HMG-CoA合酶平衡不同底物的羰基氧的电负性,该发现对深入了解HMG-CoA合酶233位组氨酸存酶催化中的功能有新的提示意义。分析催化关键氨基酸S309的双重构象发现,S309侧链羟基摆动120°后的新构象的侧链羟基邻近缩合反应过程中的碳负离子和活性中心参与水解的一个关键水分子,有利于平衡反应中间态。该发现为S309参与缩合反应、水解反应提供了新的结构证据。SmHMG-CoA合酶的结构生物学研究进一步阐明了酶活机理,为深入了解酶活性中心关键氨基酸存平衡催化反应中间态的作用提供了可信的结构基础。