肌動蛋白結合蛋白L-plastin之結構特性

Abstract

L-plastin是鈣離子負向調節的肌動蛋白結合蛋白，在造血細胞和大多數轉移性癌細胞中表達。這些細胞類型是可移動的，需要對肌動蛋白細胞骨架進行不斷重塑，其中L-plastin能夠將絲狀的肌動蛋白捆綁成微絲束。L-plastin之N端是由和鈣調蛋白calmodulin（CaM）同源的EF-hands motifs組成，作為鈣離子的傳導器。其C端為結合肌動蛋白絲的兩個肌動蛋白結合區（ABD）。目前已知EF-hand motifs和鈣離子結合時會使L-plastin N端連接到C端之間一段無構型的序列轉變為穩定的α螺旋結構稱為H5，進而與EF-hand motifs和C端肌動蛋白結合區交互作用而影響肌動蛋白捆綁活性。全長的L-plastin結構尚未被解出，因此調節L-plastin的肌動蛋白捆綁活性依然是不夠清楚的。為了探討L-plastin的表徵及如何調節肌動蛋白捆綁的活性，於是我們利用大腸桿菌大量表達L-plastin及不同長度的L-plastin，經固定化金屬離子管柱層析及膠體過濾層析純化後獲得蛋白，不同長度之L-plastin以單體、雙聚體及多聚體三種形式存在，這三種形式並不會互相轉換。微絲束形成試驗發現不含EF-hand但包含H5區域和肌動蛋白結合區之L-plastin H5-ABD12的單體具有很好的捆綁活性，而僅含有肌動蛋白結合區的L-plastin ABD12使肌動蛋白絲捆綁成微絲束之活性非常差，推論H5區域對於調控捆綁的活性是至關重要的。為了進一步探討L-plastin和肌動蛋白之間的交互作用，我們使用核磁共振光譜進行分析發現含有H5區域及一個肌動蛋白結合區的L-plastin H5-ABD1及僅含有一個肌動蛋白結合區的L-plastin ABD1，他們都能與肌動蛋白結合。透過表面電漿共振實驗顯示L-plastin H5-ABD1和肌動蛋白之結合能力比L-plastin ABD1強4倍。除了功能性測試及核磁共振實驗之外，我們也嘗試利用X射線蛋白質晶體繞射法分析全長L-plastin及L-plastin H5-ABD12，但目前尚未成功計算出L-plastin及L-plastin H5-ABD12的結構。綜合上述，本研究透過微絲束形成試驗、核磁共振實驗、表面電漿共振等實驗顯示L-plastin的H5區域對於肌動蛋白絲捆綁成微絲束之活性是扮演非常重要的角色。