小角度X光散射在多結構域蛋白Trigger Factor與結蛋白上的應用

Application of Small Angle X-ray Scattering on Multi-domain Protein Trigger Factor and Knotted Proteins

施博閔(Po-Min Shih)

指導教授 ： 徐邦達 ； 徐尚德

國立清華大學/生命科學院/生物資訊與結構生物研究所/碩士(2014年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2014.00058

摘要

中文摘要
由於小角度X光散射(SAXS)可以獲得關於結構的整體資訊．這篇論文主要藉由這些資訊進行比較及分析，期望透過SAXS結果輔助解決問題：關於誘導型伴護蛋白(TF) 晶體中結構所表現的不穩定二聚體結構是否同於水溶液中的結構；打結蛋白質在變形條件下的表現是否與一般蛋白不同；及泛素C端水解酶L1 (UCHL1) 晶體結構的局部結構差異是否能由SAXS觀測得知。
透過ATSAS 套裝軟體提供的剛體模擬的功能，我們發現藉由改變domain 間相對位置，獲得TF在水溶液中的可能結構，相較於晶體結構，這些新結構符合SAXS觀測結果。TF 113-432提供了符合的例子。
根據Flory的理論與已發表的SAXS實驗數據，我們發現化學變性的蛋白質依循Rg=2.049*L^0.581的規律，而一般蛋白質主要依循Rg=2.078*L^0.446的條件．而打結蛋白YibK在化學變性的條件下，SAXS所測得的平均Rg稍大於預期的結果，透過EOM的分析結果，YibK在變性過程中有多種結構分布產生，而這些結構有著較平均值大的Rg值，去除這些影響後，打結蛋白與一般蛋白的Rg值在化學變性的條件下沒有明顯的差異。
另外我們以分子動態模擬的方法，模擬UCHL1在水溶液中的行為，我們透過模擬得到了UCHL1在水溶液中的可能結構，而模擬結果相較於經體結構所回推的SAXS結果更貼近實驗值。

關鍵字

小角度Ｘ光散射 ； 蛋白質 ； 結蛋白

並列摘要

Abstract
Small angle X-ray scattering (SAXS) is a powerful methods in observing particles’ shapes. To our knowledge, trigger factor (TF) has a non-native dimer form from crystal packinf artifact; Knotted protein YibK conatains the knot in chemically denatured state; UCHL1 wild type (WT) and its mutantion I93M have almost the same crystal structure but the different behaviors.
We use SAXS to investigate these phenomena with ATSAS programs. Rigid body modeling reveals the reorientational TF domains’ positions to fit experimental data. With mixture and flexibility system, we analyzed the Rg distribution of YibK to understand the structural information in chemically denatured condition. Combination of SAXS and molecular dynamic (MD) simulation reveals how the local structural effect on the global conformation.
We found that the new orientation of TF individual domains have a better predicted SAXS data than crystal structures. Applied Flory’s theory on experimental SAXS results, knotted proteins have similar global conformation with those unknotted proteins.

並列關鍵字

SAXS ； Trigger factor ； knotted protein ； Flory's theory

參考文獻

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