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蛋白磷酸酶2A(P rotein Phosphatase2A,PP2A)是磷酸酶家族中最重要的一种。由PP2A介导的去磷酸化基本上涉及到了生命活动的每一个环节:DNA复制、蛋白修饰、细胞周期以及肿瘤的迁移等。由结构亚基、催化亚基和调节亚基构成的PP2A的结构复杂性决定了其功能的多样性,而种类繁多的PP2A异构体在不同的组织和亚细胞结构中扮演着至关重要的角色。不过当蛋白磷酸酶家族中其它的重要成员,诸如PP1、PP2B以及PP4等都已经实现了原核表达,而结构类似的PP2A却不能通过原核生物做为宿主菌获得大量、快速、高效的表达,从而为可能的关于PP2A的研究提供更有效的方法。本文旨在通过不同的方法和手段在原核中表达具有生物学功能的PP2A,并且还将对于PP2A与其相关蛋白之间的关系进行探讨。
本文由PP2A的原核共表达研究以及PP2A与其相关蛋白间的作用初探两部分构成。
在第一部分实验PP2A原核共表达研究中,由于结构亚基已经实现了原核表达,我们把重心放在催化亚基的原核表达。我们尝试了单一载体的核心酶共表达、融合表达、催化亚基的剪切突变,P190微环境的替换突变,PP2A与PTPA和PME-1的共表达以及特殊载体和宿主菌的表达等多种方法诱导或者改善PP2A催化亚基在原核内的正确折叠与表达。通过对表达粗匀浆液以及部分已纯化的表达蛋白的活性分析及SDS-PAGE与免疫印迹比较分析,我们发现:在BL21(DE3)中,通过PACYC-C(His)-A的共表达,我们得到了与结构亚基结合的、可溶性的、且具有一定磷酸酶活性的PP2AD,不过这种磷酸酶活性只能达到28U/mg,而真核表达的PP2A却在该活性的10倍以上,同时原核表达的PP2AD的活性在分离纯化后的1-2小时内就会失活;利用PET43.1a载体,实现了Nus-PP2Ac融合蛋白的可溶性高表达,其表达量能达20-30mg/L,但不管是融合蛋白Nus-PP2Ac还是酶切后的PP2Ac均几乎没有磷酸酶酶活性;在加Mn2+离子和不加Mn2+离子的情况下,C亚基的N端或C端的三种剪切突变体(△N、△C、△N&C)以及C亚基P190微环境的替换突变体PP1△PP2A和PP2B△PP2A的酶活性均与野生型PP2A相比没有明显的差别,同时PTPA与PME-1也并没有明显改变PP2A的原核表达活性;用含有PDI(蛋白二硫键还原酶)的宿主菌TransB和含有特殊tRNA的宿主菌Rosseta表达PP2AD时,转入载体的特殊宿主菌性和没有转载体的对照组在活性上没有显著的差异。这些探究虽没能最终解决PP2A在原核中正确表达与折叠难题,但为进一步解决此问题奠定了一定的基础。
在第二部分实验的PP2A与其相关蛋白间的作用初探中,我们使用实验室真核表达的PP2A催化亚基,研究了结构亚基A对PP2Ac及PPP家族其他磷酸酶的作用,以及PTPA对C亚基的激活作用。实验结果显示:PP2A结构亚基A对于催化亚基的活性具有激活作用,这种激活可以达到200%,并且随着A亚基浓度的升高而激活更加明显,直到达到一个峰值后进入平台期;而令人颇感意外的是,A亚基对于磷酸酶家族中的另一成员PP1也具有激活作用,而且激活的方式同激活PP2A催化亚基几乎类似,不过激活值只能达到120%;同时A亚基对于PP2B活性的影响则呈现完全不同的特征;同时,我们还通过实验验证了PTPA在体外对于PP2A催化亚基的激活作用,这种激活作用同样是浓度依赖的,随着PTPA加入量的增加,PP2A催化亚基的活性呈线性上升趋势。这些结果为进一步研究PP2A与其相关蛋白间的作用及作用方式与机制奠定了一定的基础。