昆虫特有肌球蛋白的功能与调节研究

肌球蛋白是一类重要的功能蛋白，在肌肉收缩、细胞运动、细胞极性、囊泡和大分子的转运定位等过程中起着关键作用。一般认为肌球蛋白的上述功能依赖于其运动活力，即将ATP水解释放的化学能转化为动能，沿着微丝(Actin)运动。按照氨基酸序列不同，肌球蛋白目前被划分为至少35个种类，其中第20类肌球蛋白只在昆虫和少数低等动物中存在。果蝇的dachs基因编码的第20类肌球蛋白Myo29D，dachs基因突变会引起果蝇足和翅的发育畸形。遗传学实验表明Fat-Hippo信号通路在果蝇足翅发育中起着关键作用，Myo29D是该信号通路中的一个重要成分，但Myo29D在信号通路中发挥作用的分子机制还不清楚。序列分析表明Myo29D由下列功能域组成：位于N’端的延长段、马达头部、马达颈部、和尾部。Myo29D马达头部的氨基酸序列与其他肌球蛋白的相似性较高，其中参与ATP结合与水解的序列几乎完全保守。序列分析的结果暗示Myo29D应该具有其他肌球蛋白类似的马达运动活性。. 为了确定Myo29D的功能，我们将Myo29D的编码序列重组克隆到杆状病毒基因组，感染昆虫Sf9细胞表达Myo29D蛋白；利用亲和层析纯化得到了Myo29D蛋白。我们分析测定了Myo9D的一系列与分子马达相关的功能，主要成果如下：1）我们确定了结合于Myo29D马达颈部的轻链是钙调蛋白calmodulin。2）我们测定了重组表达的Myo29D马达头部的ATP水解酶活力。我们发现Myo29D的马达头部不但没有水解ATP的活力，而且不结合ATP，这个结果表明Myo29D在细胞内不是行使马达运动功能。3）与已知的肌球蛋白类似，我们发现Myo9D的马达头部也可以结合actin。但与其他种类肌球蛋白不同，Myo29D与actin的结合不受ATP影响，Myo29D与actin的亲和力也比其他肌球蛋白低。Myo29D的N端延长段可以促进Myo29D马达头部与actin的结合。4）Myo9D与其Fat-Hippo信号通路下游蛋白Zyx102直接结合，并且相互促进与actin的结合。根据上述结果，我们推测Myo29D在果蝇细胞内不是分子马达，而是行使actin结合蛋白的功能，通过影响Zyx102与actin的结合调节细胞的分化，进而影响足和翅的发育。