干擾素誘導(dǎo)的跨膜蛋白IFITM3結(jié)構(gòu)和動力學(xué)的液體核磁共振與電子順磁共振研究.pdf

1、在本論文中我們應(yīng)用液體核磁共振和電子順磁共振方法研究干擾素誘導(dǎo)的跨膜蛋白3（Interferon-Induced Transmembrane Protein3，簡寫為IFITM3）的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)特性。本論文共分為五個(gè)章節(jié)。
　　第一章簡要介紹了生物膜在生命活動中的重要功能和作用包括細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)、主要組成成分以及維系其結(jié)構(gòu)的各種相互作用。同時(shí)針對當(dāng)前研究膜蛋白結(jié)構(gòu)和功能的方法進(jìn)行了概述，這些方法包括X射線衍射晶體，液體核磁共振，冷凍

2、電鏡等。由于能夠于較寬的時(shí)間尺度內(nèi)（從皮秒到小時(shí)）研究水溶液中蛋白質(zhì)分子的動力學(xué)性質(zhì)，液體核磁共振相比其它方法具有較強(qiáng)的優(yōu)勢。但是蛋白質(zhì)的液體核磁共振研究也受到分子量大小，柔性等因素的影響和限制。
　　第二章針對液體核磁共振研究膜蛋白結(jié)構(gòu)和功能的理論和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了概述。相關(guān)介紹包括核磁共振現(xiàn)象和核磁共振的基本理論（原子核的自旋性質(zhì)，塞曼裂分，能級間的躍遷，弛豫性質(zhì)以及化學(xué)位移等）和液體核磁共振研究方法（核磁儀器的組成，數(shù)據(jù)采集，

3、常用的數(shù)據(jù)處理方法，脈沖技術(shù)，去耦和水峰抑制等）。本章還介紹了研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能常用的一維氫譜，同核多維譜，異核多維譜，弛豫實(shí)驗(yàn)以及后續(xù)的化學(xué)位移歸屬和結(jié)構(gòu)計(jì)算等技術(shù)。
　　第三章是關(guān)于干擾素誘導(dǎo)的跨膜蛋白IFITM3的背景介紹。本章介紹了病毒的基本情況和其與疾病的關(guān)系，通過對前人研究的總結(jié)詳細(xì)說明了IFITM基因在人和小鼠的基因組中的分布情況，IFITM蛋白在生命活動中的作用（主要是在免疫活動中，對多種病毒的抵抗和限制作用）。

4、本章還通過之前的研究概述了目前關(guān)于IFITM3蛋白的結(jié)構(gòu)相關(guān)研究情況。目前，關(guān)于IFITM蛋白的結(jié)構(gòu)研究主要有三種推論，即本章中所述的三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型。
　　第四章是我們對IFITM3蛋白的液體核磁研究的過程和最終的研究結(jié)果。我們首先對IFITM3進(jìn)行了同源性分析，二級結(jié)構(gòu)預(yù)測和跨膜特性預(yù)測等準(zhǔn)備工作，通過基因合成的方法構(gòu)建了蛋白表達(dá)載體。我們通過實(shí)驗(yàn)對IFITM3蛋白質(zhì)表達(dá)，純化，去垢劑等條件進(jìn)行了篩選和優(yōu)化，并確定了最適條件。

5、本章重點(diǎn)介紹了IFITM3蛋白的液體核磁共振的實(shí)驗(yàn)過程，包括樣品準(zhǔn)備，核磁實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化，二維和三維核磁數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，各個(gè)原子化學(xué)位移的歸屬和結(jié)構(gòu)計(jì)算等。之后，我們展示了IFITM3蛋白的表達(dá)純化，液體核磁共振實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，并對結(jié)果進(jìn)行了分析和討論。通過液體核磁實(shí)驗(yàn)，我們得到了一個(gè)低分辨率IFITM3的結(jié)構(gòu)，它由兩段螺旋構(gòu)成，一個(gè)位于C端，另一個(gè)位于中間位置，而N端是較長的一段無規(guī)卷曲。通過相關(guān)動力學(xué)實(shí)驗(yàn)分析，我們確定這兩個(gè)

6、螺旋和細(xì)胞膜都具有相互作用。
　　第五章內(nèi)容是關(guān)于IFITM3蛋白的電子順磁共振研究實(shí)驗(yàn)。本章簡要介紹了電子順磁共振研究的背景知識，位點(diǎn)特異性自旋標(biāo)記電子順磁共振研究的實(shí)驗(yàn)方法和過程。之后，本章重點(diǎn)介紹了是IFITM3的電子順磁共振研究過程，包括突變位點(diǎn)的設(shè)計(jì)與引入，蛋白質(zhì)的表達(dá)和純化，ERP樣品的準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和處理等。本章最后對EPR的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的討論分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了IFITM3的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型: C端螺旋穿過