【摘 要】
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血管性血友病因子VWF(von Willebrand Factor)能将循环中的血小板捕获到血管受损处,起始初级止血过程。VWF的活性与其长度成正比,长度超长的UL-VWF(Ultra large-VWF)会导致血小板的过度聚集,增加血栓形成的风险。金属蛋白酶ADAMTS13(A disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin type
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血管性血友病因子VWF(von Willebrand Factor)能将循环中的血小板捕获到血管受损处,起始初级止血过程。VWF的活性与其长度成正比,长度超长的UL-VWF(Ultra large-VWF)会导致血小板的过度聚集,增加血栓形成的风险。金属蛋白酶ADAMTS13(A disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin type 1 motifs,member 13)能特异性酶切VWF A2结构域内的Y1605-M1060肽键,调节VWF多聚体的大小和活性,调控VWF在止血过程中的作用。然而,当自身体内产生抗ADAMTS13抗体后,ADAMTS13不能正常行使功能,会引起血栓性血小板减少症紫癜(Thrombotic thrombocytopenic purpura,TTP)的发生。ADAMTS13存在自抑制作用,其C端的TSP8-CUB2结构域能够与N端结构域发生非共价结合,遮蔽了N端Spacer结构域上的VWF A2结合位点,使蛋白质处于低活性的“闭合”构象。VWF D4-CK结构域可与ADAMTS13的C端结构域结合,诱导其从“闭合”构象转变为高活性的“开放”构象。Spacer与CUB1的结合在ADAMTS13自抑制作用中扮演着重要的角色。Spacer上的exosite-3位点是其与CUB1结合的关键位点,同样也是获得性TTP患者体内抗ADAMTS13自身免疫抗体的主要抗原表位之一。对exosite-3进行突变后(R660K/F592Y/R568K/Y661F/Y665F),可得到既具有高活性,又能抵抗TTP抗体结合的功能增强型ADAMTS13(GOF ADAMTS13)。ADAMTS13的构象转变不仅与其功能行使有关,同时也与获得性TTP的病情进展密切相关。目前尚未有Spacer-CUB1复合物的晶体结构,Spacer与CUB1的相互作用分子结构基础尚未完全清楚。此外,目前的研究都是以酶切活性的变化来判断ADAMTS13构象的转变,没有直接观察到ADAMTS13构象转变的过程。为探究以上问题,我们使用同源模建和分子对接的方法构建了Spacer-CUB1复合物模型,并利用分子动力学模拟筛选出符合已有研究的稳定的构象,用作后续分析Spacer与CUB1的相互作用;我们利用HEK293T细胞表达了两端带有标签的野生型ADAMTS13并纯化得到具有活性的蛋白质,利用原子力显微镜对其进行拉伸,研究其构象转变过程。我们得到了符合预期的稳定的Spacer-CUB1复合物构象,发现Spacer与CUB1存在多个结合位点。Spacer上存在3个结合区域:exosite-3、exosite-4和G607-S610;CUB1上的结合区域分布较连续,我们预测D1259、L1258、T1261、E1231和R1251是重要的五个残基。将这五个关键残基突变为Ala后,可显著减弱Spacer与CUB1的结合,促进Spacer-CUB1复合物的解离。原子力显微镜实验显示,ADAMTS13静态时的分子长度为27.37±8.70 nm,与文献预测的23 nm相当。ADAMTS13构象打开需要的力为21.22±10.32 p N。构象打开后蛋白分子伸长了7.59±2.84 nm,远小于文献预测的27 nm,暗示ADAMTS13可能存在中间构象。我们对Spacer-CUB1复合物的研究有助于深入理解ADAMTS13自抑制作用的结构基础,提供了Spacer-CUB1复合物结合面上的关键残基信息,有助于TTP治疗药物的研发;我们对ADAMTS13构象转变的研究有助于深入理解ADAMTS13自抑制作用和构象激活机制,有助于揭示ADAMTS13构象转变过程,为TTP的治疗提供新的理论基础。
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