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Ⅰ型蛋白磷酸酶(Protein Phosphatase-1,PP1)是一种重要的丝/苏氨酸磷酸酶,它在细胞周期的调节中起着重要的作用,也与基因表达,肌肉收缩,糖原代谢和神经传递等生物过程有关。和蛋白磷酸酶-2B(PP2B)相比,两者的催化结构域在结构上很相似,因而它们具有相似的催化核心和催化机制。但是PP1与PP2B在催化效率、底物特异性、对抑制剂和激活剂的敏感性方面却存在极大差异。这些不同的性质与其非保守的N端、C端和催化活性中心上方的β12-β13 loop环有很大的关系。
本文通过分子生物学的方法构建PP1c非保守N端删除2,3,5,6,7个氨基酸的删除突变体,非保守C端删除C端24个氨基酸的单删除体,同时删除C端24个氨基酸和N端8个氨基酸的双删除体,以及将PP1c的C端替换为PP2B的C端的嵌合突变体。
我们对N端突变体进行酶的活性、动力学参数的测定、最适pH、最适温度、稳定性,以及变性剂和抑制剂对酶的作用等实验,发现在删除N端后,突变体的活力普遍变大,其对底物的亲和力变大,对抑制剂和变性剂的敏感性增强,说明PP1的N端的部分氨基酸在酶的活力、热稳定性、底物识别以及对抑制剂抗性方面都具有重要作用。
PP1c C末端的β14之后的一段为约30个氨基酸的无规则的结构,其中碱性氨基酸比较多。通过实验,我们发现删除24个C端氨基酸后,酶的活力都大大增强,对底物的亲和力增强,对OA的敏感性增强,对抑制剂微囊藻素敏感程度降低、对变性剂耐受能力下降。表明非保守C端与酶的底物特异性有关,具有抑制酶的活力的功能,还与对抑制剂的敏感性有关,C末端对酶起到了一定的保护作用,碱性氨基酸的存在对于底物的结合也有很重要的影响。
重组的PP1的活力依赖于Mn2+的存在,在表达还是纯化过程中始终有Mn2+,为了研究Mn2+对二价离子激活PP1作用的影响,我们选取了一系列二价离子。通过实验,发现Mn2+,Co2+,Ca2+,Fe2+,Zn2+共同作用可以激活酶;Mn2+、Ca2+、Co2+,Fe2+以及Zn+随着离子浓度的变大,酶活力都是先是变大,达到最大激活倍数后,然后活力开始下降。说明低浓度离子对酶活力起增强作用,到达一定数值后,高浓度离子开始抑制酶的活力,Mn2+和上述离子具有协同竞争激活作用。