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Pin1是一个含有163个氨基酸的肽基脯氨酰同分异构酶,它由一个N端的WW结构域和一个C端的PPIase结构域组成。Pin1的WW结构域特异性识别含pSer/Thr-Pro基序的蛋白质,而它的PPIase结构域则催化相应肽键的顺反异构化。Pin1通过对磷酸化蛋白的结合与催化异构化调控一系列细胞过程,如细胞周期和细胞成长等。Pin1能够与链状的pSmad 2/3、pTau结合,从而影响神经组织中酶的形成,对于治疗神经性疾病有很重要的意义。如在老年痴呆症缠结的神经元纤维中,Pin1蛋白通过调节激酶、磷酸化酶的活性进一步调控与微管相关的Tau蛋白。Pin1蛋白能够识别并结合Smad3中的PEpTPPP结构,进而通过诱导泛素蛋白酶的降解来抑制TGF-β信号传递。在乳腺癌组织中,Pin1与蛋白激酶JNK的协同作用增强了磷酸化c-Jun调控cyclin D1启动子的转录活性,导致癌症基因cyclin D1的过表达。本论文主要采用配备了超低温探头的700 MHz高场液体核磁共振谱仪来研究Pin1 WW WT(野生株型)及单点突变体Pin1 WW S16R(G20D)的结构、稳定性及与人类疾病密切相关的几个磷酸化蛋白如pTau和pSmad3的相互作用。首先通过二维的1H-15N异核单量子相关谱(HSQC)和三维的HNCO、HN(CO)CA、HNCA、HNCACB及CBCA(CO)NH谱确定骨架和支链的信号,然后通过5-25℃的核磁变温实验获得Pin1 WW单点突变结构域氢键的变化信息,根据核磁共振滴定实验获得Pin1 WW结构域与磷酸化多肽的相互作用位点信息。首先根据自然演变挑选出带不同电荷的Pin1 WW结构域S16R和G20D突变体,采用核磁的方法与野生株型的Pin1 WW结构域比较,研究它们的结构、稳定性及与磷酸化Tau的相互作用。采用牛血清蛋白(BSA)来模拟细胞环境,研究类细胞环境对于Pin1 WW结构域蛋白质结构、稳定性及与pSmad3相互作用的影响,首次反映了类细胞环境下原子分辨率水平的其它大分子蛋白对Pin1与磷酸化底物结合的影响。虽然BSA只是单一的大分子,不能模拟细胞内复杂的拥挤环境,但是可以初步的获得类细胞环境下的相关信息,为将来采用细胞裂解液或者真实细胞的相关实验提供参照。通过比较c-Jun中两个磷酸化位点与全长Pin1蛋白质的作用提出合理的多位点磷酸化c-Jun与Pin1的动态结合模型,阐明了Pin1特异性结合多位点磷酸化c-Jun的结构基础,为后期进一步细致研究Pin1蛋白质在乳腺癌等疾病中的作用机理打下基础。