QQ客服 官方微博 反馈留言

题名	转脂蛋白超家族的分子进化研究
作者	张玉茹
学位类别	博士
答辩日期	2011-05
授予单位	中国科学院研究生院
授予地点	北京
导师	黄京飞
关键词	转脂蛋白超家族 芬酸脱羧酶 凝血酶抑制剂 腰鞭毛虫荧光素酶 分子进化 视黄醇类物质转运蛋白 转运机制 转运模型
其他题名	The molecular evolution of the lipocalins superfamily
学位专业	遗传学
中文摘要	转脂蛋白是一类在生物界广泛分布的负责连接和转运一些疏水性小分子的蛋白质。这些蛋白序列差异很大。在蛋白质结构分类数据库SCOP中, 转脂蛋白超家族包括8个不同的家族蛋白。他们分别是视黄醇链接蛋白（RBP）、脂肪酸连接蛋白（FABP）、凝血酶抑制剂（Triabin）、假定蛋白（YodA）, 假定蛋白（YwiB）, 酚酸脱羧酶（PAD）, 腰鞭毛虫荧光素酶重复（LCF）和Rv2717c样蛋白。由于各个家族间的蛋白差异很大，因此很难构建一个很好的系统发育树来研究整个超家族的进化问题。本研究中我们应用现代分子进化的研究方法，分别从家族内部和家族之间两个层次对整个超家族的进化进行了详尽的分析。PAD家族蛋白进化分析结果表明PAD比较古老，FDC和PDC是由PAD在进化过程中由于功能的需要在不同的物种中进化而来的。Triabin是由RBP家族的蛋白进化而来，他们拥有一个共同的祖先。LCF家族蛋白进化分析结果表明 LCFs是高度保守的蛋白。系统发育树明显的分为两支，说明 LCFs 的分化可能是随着 Lp 和 Pr的分化而发生的。通过对整个超家族的分析，我们认为不同类型的转脂蛋白和配体的结合机制在进化过程中发生了改变。 视黄醇类物质是一类与维生素A（VA）代谢有关的疏水性小分子，参与体内许多生物学过程，如视觉、繁殖、上皮细胞的维持、骨的生长发育、精子的行程、蛋白转录调控等等。在生物体内视黄醇类物质需要和特定的蛋白连接并被转运到目标组织的细胞中行使生物学功能。血浆视黄醇结合蛋白(RBP)、附睾视黄酸结合蛋白 (ERABP)、胞内视黄醇结合蛋白(CRBPs) 和胞内视黄酸结合蛋白(CRABPs) 分别是视黄醇和视黄酸在血液和细胞内不同的转运蛋白。作为转脂蛋白超家族的蛋白成员，这四类蛋白的三维结构都具有一个和相似性配体结合的疏水性β桶状结构。在进化过程中，相似的蛋白结构可以用完全不同的方式结合相同的配体。类维生素A转运蛋白就是一个很好的例子。虽然他们结合相似的配体但是配体的结合机制却差别很大：在同一个家族蛋白中配体结合方向相同；不同家族蛋白中配体结合方向相反。本文中我们解释了这种生物学现象并进一步提出了类维生素A物质在生物体内可能的转运模型。在FABP家族中，CRBPs和CRABPs的配体都是β紫罗酮环指向转脂蛋白疏水桶的内部，而不饱和脂肪酸链指向溶液的方向。而在RBP家族RBP和ERABP蛋白中配体方向刚好相反。结构比对和序列比对发现每个蛋白的配体连接位点非常保守。但是不同蛋白间配体结合位置发生了改变，并且和配体连接的氨基酸在不同蛋白中都不保守。
英文摘要	Lipocalins are widespread and diverse proteins which bind and transport small hydrophobic molecules. In SCOP, the superfamily consists of 8 different families, which are RBP(Retinol binding protein-like), FABP(Fatty acid binding protein-like), Triabin(Thrombin inhibitor), Hypothetical protein YodA, Hypothetical protein YwiB, PAD(Phenolic acid decarboxylase) , Dinoflagellate luciferase repeat and Rv2717c-like. It is considerable difficulty to produce a phylogeny of all strongly divergent lipocalin protein sequences. In this study, we analyzed the structural and functional evolution between and among every family, and discussed the possible evolution history of this superfamily. The un-rooted NJ-tree of PAD family showed that different PAD in different species assigned to each branch, which suggested that all PAD proteins evolved from a single common bacteria ancestor, then they divergent in different species. Besides, in the tree only 2 PAD proteins (ferulate decarboxylase, FDC) in Trichomonas, they may be the products of gene horizontal transfer. LCF family proteins evolutionary analysis show that LCFs are highly conservered and share a common ancestor. The tree split into two branches obviously, which suggest LCFs experience a great divergent at one point, possibly after Lp and Pr diverged.Taken together,Our results suggested that these structural resemblance superfamily proteins might reflect a process of evolutionary convergence to optimize a similar lingand bingding function; in which, only Triabin and RBP family were divergent from a common lipocalin ancestor. The retinoids are a class of chemical compounds that are related chemically to vitamin A, which is an essential nutrient that plays a key role in vision, cell growth and differentiation. In vivo, retinoid needs to bind with specific proteins to perform functions. Plasma retinol-binding protein (RBP), epididymal retinoic acid binding protein (ERABP), cellular retinol-binding proteins (CRBPs) and cellular retinoic acid binding proteins(CRABPs) are specific carriers of the retinoids in body fluids and within the cell, respectively. As lipocalins superfamily protein, all these proteins possess similarly structures, which consist of a β-strand barrel and could bind similar retinoids ligand. But the binding orientation and mechanism is different. In this paper we analysis this phenomena and advance a transport model of retinoids. Our results show that retinoids transport proteins bind identical ligands in totally different ways. Except the different binding position, none of the ligand-binding amino acids is conserved between those transport proteins. But in every specific binding protein, the amino acid involving with ligand binding is conserved.
语种	中文
公开日期	2011-08-10
内容类型	学位论文
源URL	[http://159.226.149.42:8088/handle/353002/6639]
专题	昆明动物研究所_结构生物信息学
推荐引用方式 GB/T 7714	张玉茹. 转脂蛋白超家族的分子进化研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011.

个性服务

查看访问统计

相关权益政策

暂无数据

收藏/分享

除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。