真核泛素蛋白ubiquitin中氨基酸对蛋白质细胞定位及结构研究开题报告

1．本课题研究的背景、目的及意义

1.1 研究背景

泛素是一种由 76 个氨基酸残基组成的小分子量蛋白质，广泛存在于各种真核生物中，不同来源的泛素蛋白具有类似的结构、功能和免疫学特征。泛素蛋白是一个紧密的球状结构，由 5 个 β 折叠形成 1个空穴，1 个 α 螺旋存在于这个空穴中并以对角线形式与β 折叠紧密结合起来，这种结构称为“泛素折叠”；其功能位点为C-末端的⁷⁶Gly残基 Lys残基，⁷⁶Gly 残基能与泛素激活酶(ubiquitin-activating enzyme,E1)、泛素结合 酶(ubiquitin-conjugating enzymes, E2s)、部分 泛 素 蛋 白 连 接酶(ubiquitin-ligating enzymes, E3s)以共价键相互作用，最终使泛素同其靶蛋白结合起来。 泛素的氨基酸序列高度保守，高等植物中其氨基酸序列是不变的，与酵母存在2个残基的差别，与动物也仅存在 3 个残基的差别。

近年来，已鉴定出许多类泛素蛋白，然而，它们在真核生物中的作用在很大程度上是未知的。所以我们选择真核泛素蛋白ubiquitin对结构功能的影响研究为课题。

1.2研究目的 通过研究不同物种的泛素蛋白不同的氨基酸组成来分析氨基酸在进化中对蛋白质结构功能的影响。

1.3 研究意义 真核泛素蛋白ubiquitin有着广泛的应用价值。比如在对其研究中寻找肿瘤、心脏、神经性疾病等多种疾病的治疗方法以及在植物基因工程和植物的抗逆性研究中有重要意义。因此，本次研究主要以真核泛素蛋白ubiquitin对结构功能的影响为主题，为后续研究提供基础，加深对真核泛素蛋白ubiquitin的了解以及培养科研思维与实验操作能力。

2．本课题主要研究内容和预期目标

2.1 主要研究内容

ubiquitin蛋白是真核生物中的泛素蛋白，介导细胞中蛋白质降解途径，并参与调节不同蛋白质在细胞内的定位，各种研究表明泛素蛋白在细胞周期调控及蛋白质相互作用中发挥重要作用。本实验主要通过研究不同物种中泛素蛋白氨基酸的不同，进而分析氨基酸变化对该蛋白在进化中蛋白质功能的影响，并通过资料查询及不同软件的应用来设计不同氨基酸替换对蛋白质结构的影响。

2.2 预期目标：

（1）不同来源的泛素蛋白具有类似的结构、功能和免疫学特征，通过研究不同物种中不同的泛素蛋白氨基酸，而分析出氨基酸变化对该蛋白在进化中蛋白质功能的影响。

（2）通过资料查询与软件应用来设计氨基酸替换来研究不同氨基酸对蛋白质结构的影响

3．本课题拟采用的研究方法、步骤

3.1 拟采用研究方法：实验法

3.2 步骤：

（1）查阅资料，目的基因序列的确定，准备开题报告，外文论文翻译；

（2）选择突变位点，设计引物，合成基因序列等初步设计；

（3）目标基因扩增、剪切、细胞转化、细胞培养、转化子的检测以及重组子等

（4）整理、撰写论文，完成；一张基因扩增电泳检测图、一张质粒酶切电泳检测图，一张重组子构建检测图以及一张蛋白表达电泳图

4．本课题主要参考文献

1.Faktor J, Pjechová M, Hernychová L, Vojtě?ek B.Protein Ubiquitination Research in Oncology. Klin Onkol.Fall2019;32(Supplementum 3):56-64.

2.ShaidS, Brandts CH, Serve H, Dikic I. Ubiquitination and selective autophagy. CellDeath Differ.2013 Jan;20(1):21-30.

3.ChooYS, Zhang Z. Detection of protein ubiquitination. J Vis Exp.2009 Aug19;(30):1293.

4.YangR, Liu CF. Chemical methods for protein ubiquitination. Top Curr Chem.2015;362:89-106.

5.FiilBK, Gyrd-Hansen M. Met1-linked ubiquitination in immune signalling. FEBSJ.2014 Oct;281(19):4337-50.

6.LeestemakerY, Ovaa H. Tools to investigate the ubiquitin proteasome system. Drug DiscovToday Technol.2017 Dec;26:25-31.

7.ChenRH, Chen YH, Huang TY. Ubiquitin-mediated regulation of autophagy. J BiomedSci.2019 Oct 21;26(1):80.

5．本课题的具体进度安排（包括序号、起迄日期、工作内容）

（1）2022-2022-1学期17-20周~2022-2022-2学期第1周~第2周，查阅资料，目的基因序列的确定，准备开题报告，外文论文翻译；

（2）第3周~第6周（2022-3-15~4-9），选择突变位点，设计引物，合成基因序列等初步设计；

（3）第7周~第11周（2022-4-12~5-14），目标基因扩增、剪切、细胞转化、细胞培养、转化子的检测以及重组子等

（4）第12周~第13周（2022-5-17~5-28），整理、撰写论文，完成；一张基因扩增电泳检测图、一张质粒酶切电泳检测图，一张重组子构建检测图以及一张蛋白表达电泳图