肺炎鏈球菌核糖體23S RNA甲基轉(zhuǎn)移酶RlmCD結(jié)構(gòu)與功能研究.pdf

1、原核生物成熟核糖體的RNA上有多種轉(zhuǎn)錄后修飾類型，其中最重要的是甲基化修飾。目前在16S小亞基上和23S大亞基上都發(fā)現(xiàn)了多個核苷酸位點的修飾，這些修飾有超過1/3位于核糖體行使功能的區(qū)域，例如肽酰轉(zhuǎn)移區(qū)域(PTC)，初始肽鏈延伸通道（NEPT）等。23S RNA上的第Ⅳ結(jié)構(gòu)域和第Ⅱ結(jié)構(gòu)域的helix35是發(fā)生高度修飾的兩個區(qū)域，且在成熟的核糖體上位于功能區(qū)。
　　核酸甲基化修飾是以S-腺苷甲硫氨酸（SAM）為甲基供體，由甲基轉(zhuǎn)移酶

2、催化的一類基團轉(zhuǎn)移反應(yīng)。目前根據(jù)酶活中心的折疊方式，可將甲基轉(zhuǎn)移酶分成五個家族，分別從ClassⅠ至ClassⅤ。其中ClassⅠ的RFM家族和ClassⅣ的SPOUT家族是最大的兩個家族。RFM家族酶活中心的三級結(jié)構(gòu)呈經(jīng)典的Rossmann折疊，SPOUT家族除Rossmann折疊三明治結(jié)構(gòu)外，還形成了一種罕見的三葉草紐結(jié)。
　　spRlmCD是肺炎鏈球菌體內(nèi)催化核糖體23S rRNA U1939甲基化形成m5U1939的甲基轉(zhuǎn)

3、移酶，在大腸桿菌里的同源物是ecRumA。與ecRumA不同的是，spRlmCD還有m5U747甲基轉(zhuǎn)移活性，大腸桿菌里催化U747甲基化修飾則由另一個酶ecRlmC完成。而在枯草桿菌體內(nèi)，也發(fā)現(xiàn)了具有U747和U1939雙底物活性的甲基轉(zhuǎn)移酶bsYefA。RlmCD、RumA、和YefA三者的結(jié)構(gòu)域排布相似，從蛋白質(zhì)N端起分別是TRAM結(jié)構(gòu)域，中央結(jié)構(gòu)域，和C端酶活結(jié)構(gòu)域，此外，spRlmCD的C端還多出了額外100多個殘基的未知結(jié)構(gòu)

4、域。目前已解析的ecRumA與U1939核酸底物的復(fù)合物結(jié)構(gòu)中，TRAM結(jié)構(gòu)域和酶活結(jié)構(gòu)域之間的凹槽穩(wěn)定核酸3'端的莖環(huán)結(jié)構(gòu)區(qū)，中央結(jié)構(gòu)域識別核酸5'端的單鏈區(qū)，U1939插入酶活中心口袋。鑒于spRlmCD具有雙底物活性，而ecRumA并不具有，且U747甲基化修飾對于進一步完成m1G748修飾，最終使肺炎鏈球菌產(chǎn)生紅霉素抗藥性是必要的，因此從分子水平探索spRlmCD如何實現(xiàn)不同底物的特異性識別并行使甲基轉(zhuǎn)移酶活性有著重要的生物學(xué)意

5、義。
　　在本文中，首先解析了高分辨率spRlmCD單體的晶體結(jié)構(gòu)，并通過分析其酶活結(jié)構(gòu)域的二級結(jié)構(gòu)拓撲折疊模式，確定了spRlmCD屬于ClassⅠ甲基轉(zhuǎn)移酶家族。也得到了蛋白質(zhì)與SAM及23S RNA中包括U747的一段18-mer RNA的復(fù)合物結(jié)構(gòu)，確定了蛋白質(zhì)上與SAM相互作用的關(guān)鍵殘基，考慮到結(jié)構(gòu)中核酸與蛋白質(zhì)相互作用可能是非特異性的，進一步將spRlmCD和ecRumA結(jié)構(gòu)進行疊加比較，發(fā)現(xiàn)spRlmCD中央結(jié)構(gòu)域比