百人博士JBC解析病毒蛋白独一无二新特征

　　

生物通报道：来自中科院上海药物研究所的研究人员利用多维NMR技术，研究了兔PrPC(91-228)及其S173N等多个点突变体蛋白的溶液结构和动力学，发现兔PrPC蛋白具有独特的空间结构和动力学性质。这一研究成果公布在《J. Biol. Chem.》杂志上。

领导这一研究的是中科院上海药物研究所林东海研究员，其早年毕业于厦门大学，曾于美国City of Hope National Medical Center生物核磁共振实验室多处进行研究工作，2002年入选中国科学院“****”，2003年6月回国，到上海药物研究所工作，组建生物核磁共振实验室，任课题组长、研究员、博士生导师。

兔子是极少数能抵抗传染性海绵状脑病(TSE)的哺乳动物之一。研究表明，兔朊病毒蛋白（PrPC）与大多数哺乳动物的PrPC不同，它不发生PrPC→PrPSc的构象转变，但其分子机制尚不清楚，预期与兔PrPC蛋白的空间结构和动力学特性紧密相关。

在这篇文章中，研究人员利用多维NMR技术，研究了兔PrPC(91-228)及其S173N等多个点突变体蛋白的溶液结构和动力学，发现兔PrPC蛋白具有独特的空间结构和动力学性质。研究人员指出，loop165-172与a3螺旋末端的相互作用以及独特的表面电荷分布，可能是导致兔朊病毒蛋白独特的生物学功能和生化性质的几个主要因素。

该研究结果有助于深入地揭示朊病毒蛋白发生PrPC→PrPSc构象变化的分子机制以及TSE的发病机理。

林东海研究员今年还与昆明动物研究所赖仞研究员合作，，发现了一种可迅速清楚自由基保持氧化还原平衡的多肽分子，相关文章发表在Radic. Biol. Med.上。

研究人员以高原滇蛙为研究模型，高原滇蛙皮肤长期裸露在日照、强紫外线环境下而在体内产生大量自由基，但是，高原滇蛙体内的自由基水平并不高。原因在于它天生就有一种可以迅速清除自由基的机制。

经过合作研究，研究组从滇蛙中发现了一种新型的、可以快速清除氧化自由基、具有强抗氧化功效的皮肤抗氧化多肽antioxidin-RL。科研人员用NMR 技术解析了antioxidin-RL的溶液结构，探测了它与氧化自由基ABTS+的相互作用，发现该多肽上两个酪氨酸残基Tyr6,Tyr12与自由基形成共价结合，而半胱氨酸残基Cys10起迅速清除自由基的作用。

该研究为进一步研究和开发利用抗氧化多肽antioxidin-RL在生物医学、抗氧化保护以及化妆品研发等方面的价值提供了理论基础。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Unique structural characteristics of the rabbit prion protein

Rabbits are one of the few mammalian species that appear to be resistant to transmissible spongiform encephalopathies due to the structural characteristics of the rabbit prion protein (RaPrPC) itself. Here we determined the solution structures of the recombinant protein RaPrPC-(91-228) and its S173N variant, and detected the backbone dynamics of their structured C-terminal domains-(121-228). In contrast to many other mammalian PrPCs, loop 165-172 that connects β-sheet-2 and α-helix-2 is well-defined in RaPrPC. For the first time, order parameters S2 were obtained for residues in this loop region, indicating that loop 165-172 of RaPrPC is highly ordered. Compared with the wild-type RaPrPC, less hydrogen bonds form in the S173N variant. The NMR dynamics analysis reveals a distinct increase in the structural flexibility of loop 165-172 and helix-3 after the S173N substitution, implying that the S173N substitution disturbs the long-range interaction of loop 165-172 with helix-3, which further leads to a marked decrease in the global conformational stability. Significantly, RaPrPC possesses a unique charge distribution, carrying a continuous area of positive charges on the surface, which is distinguished from other PrPCs. The S173N substitution causes visible changes of the charge distribution around the recognition sites for the hypothetical protein X. Our results suggest that the ordered loop 165-172 and its interaction with helix-3, together with the unique distribution of surface electrostatic potential, significantly contribute to the unique structural characteristics of RaPrPC.

作者简介：

林海东：

1984年和1989年于厦门大学物理系获得物理学学士和硕士学位；1993于厦门大学化学系获得物理化学博士学位；1993年-1995年于中科院武汉物理研究所从事核磁共振专业的博士后研究工作；1995年被聘为厦门大学化学系副教授，组建核磁共振实验室，其间任日本科学振兴会JSPS特别研究员，于京都大学化学系从事生物物理研究；1998年-2001年于美国City of Hope National Medical Center生物核磁共振实验室从事结构生物学研究工作；2001年-2003年于香港科技大学生物核磁共振中心从事核磁共振方法学研究；2002年10月入选中国科学院“****”；2003年6月回国，到上海药物研究所工作，组建生物核磁共振实验室，任课题组长、研究员、博士生导师。


研究方向：

主要利用生物核磁共振技术开展结构生物学研究和代谢组学研究


承担科研项目情况：

作为项目负责人主持过4项国家自然科学基金（重点项目1项，面上项目3项）和1项中科院“****”研究基金项目, 作为子课题负责人参与2项科学院创新工程重要方向项目, 目前作为“结构表征”单元平台的负责人参加上海药物所承担的国家“十一五”科技重大专项“重大新药创制”综合新药研究开发技术大平台项目。



代表论著：

The first amphibian neurotoxin reveal the ecological adaptation of the tree frog, Hyla annectans，J. Biol. Chem., 284 (33): 22079-22086 (2009). (highlight article in America Society of Biochemistry and Molecular Biology).

Structural basis for Ubiquitin recognition by a novel domain from human phospholipase A2 activating protein, J. Biol. Chem., 284 (28): 1043-19052 (2009).

Antioxidant peptideomics reveals novle skin antioxidant system,Mol. Cell. Proteomics, 8 (3): 571-583 (2009).

Application of 1H NMR-based metabonomics in the study of metabolic profiling of human hepatocellular carcinoma and liver cirrhosis,Cancer Science., 100：782-785 (2009)。

Molecular basis of the interaction of Saccharomyce scerevisiae Eaf3 chromo domain with methylated H3K36. J. Biol. Chem., 28：36504-36512 (2008).

Snake Cathelicidin from Bungarus fasciatus is a potent peptide antibiotics, PLoS ONE, 3(9): e3217 (2008). (Research highlights in Nature China 2008-11)

Metabonomic profiling of renal cell carcinoma: high-resolution proton nuclear magnetic resonance spectroscopy of human serum with multivariate data analysis, Analytica Chimica Acta, 624：269-277 (2008).

Odorranalectin is a small peptide lectin with potential for drug delivery and targeting, PLoS ONE, 3(6): e2381 (2008).