蛋白-分子交互作用之研究 (1)蛋白與藥物之交互作用(2)蛋白與胜肽之交互作用

Studies on protein-molecule interactions I: protein-drug interactions II: protein-peptide interactions

黃筱雯

指導教授 ： 余靖

國立清華大學/理學院/化學系/博士(2012年)

摘要

摘要
在生物系統中的許多蛋白質有其獨特的作用區域，可與特定的分
子結合，而且這些交互作用會決定蛋白質的活性與功能。研究蛋白質
與分子的交互作用有助於了解蛋白質在生物系統中如何發揮其功
能。這些作用的分子(統稱為ligands)包含蛋白、胜肽、核酸、金屬離
子及藥物等等…。本篇論文進行兩個研究案例，分別是蛋白與藥物之
交互作用以及蛋白與胜肽之交互作用。
在研究案例一中，我們從結構上來討論hEGF 與suramin 之交互
作用。人類表皮生長因子(hEGF)可促使多種生物細胞(包括腫瘤細胞)
的增生分化，而此生物活性是透過hEGF與細胞膜表面上的特定受體
(hEGFR)結合進而誘導產生一系列訊息傳導所致。Suramin
(polysulfonated naphthylurea)作為生長因子阻斷劑，可以抑制非小細胞
肺癌腫瘤細胞(NSCLC，其細胞表面大量表現hEGFR)之細胞增生能
力。我們利用等溫滴定量熱法及核磁共振技術解析hEGF蛋白在生理
條件水溶液中的結構並觀測hEGF 與suramin 的交互作用。本篇論文
中提出的hEGF 水溶液結構與已發表之2:2 EGF–EGFR 複合物中的
hEGF 結構在C 端有明顯不同，未和hEGFR 複合之hEGF 水溶液結
構在C端形成一個疏水性基團。由這樣的構型差異推論：當hEGF與
hEGFR結合，hEGF本身會產生構型變化，解開其C端的疏水性基團
以利於受體之結合。有趣的是，根據我們解出的hEGF-suramin 複合
體結構，suramin 正好也是結合在hEGF 的C 端(Arg45 周圍)，可以
保護C端的疏水性基團，因而阻斷了hEGF和hEGFR的結合。
在研究案例二中，我們解出了HB-EGF-CT和mBAG-1-UBH的複
合物結構並討論兩者間的結合區域。BCL2-associated athanogene 1
(BAG-1)是一個重要的調節蛋白，可與多種抑制細胞凋亡相關之訊息
分子結合。老鼠BAG-1 的ubiquitin 類似區域(簡稱mBAG-1-UBH)由
97 個胺基酸所組成，已被證實可與proHB-EGF存在細胞質中的尾端
(簡稱HB-EGF-CT)交互作用，且此作用具有重要的生物意義 (即為兩
蛋白對細胞存活的協同作用)。本篇論文中，我們對mBAG-1-UBH和
HB-EGF-CT 進行主鏈和支鏈上各原子的化學位移判定並且進行結構
計算。我們利用等溫滴定量熱法及二維、三維核磁共振技術(1H-15N
HSQC滴定和13C-filter NOESY)來決定此交互作用之結合強度以及結
構上的結合區域。HB-EGF-CT在mBAG-1-UBH結構上的結合位置位
於其C 端及12 之間的轉折區域。HB-EGF-CT 摺疊成環狀結構(不
具任何二級結構)，用兩端(N和C端)來和mBAG-1-UBH 作用。兩蛋
白間的作用力包含疏水性、正負電荷及靜電作用力。

關鍵字

蛋白質結構

參考文獻

Proteolytic release of the carboxy-terminal fragment of

Vaddi K, Gazdar AF, Friedman SM, Jablons DM, Newton

Hommel U, Harvey TS, Driscoll PC, Campbell ID (1992)

(1987) On the tertiary structure of the extracellular

domains of the epidermal growth factor and insulin