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YycGF最早发现于枯草芽孢杆菌,是与细胞存活密切相关的双组分信号转导系统,存在于一些低G+C含量的革兰氏阳性菌中,包括金黄色葡萄球菌和肺炎链球菌等人类病原菌。当细菌受到外界环境的刺激时,位于胞膜上的组氨酸激酶YycG通过自身磷酸化活化,再将磷酸根转移至胞内YycF使之磷酸化,并引起YycF构象变化继而调控基因表达,实现特定的细胞应答反应。二价金属离子在磷酸化传递过程中起着非常关键的作用。本论文利用液体核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)的方法对金属离子与YycF N端调节域的相互作用进行研究,将为阐明二价金属离子参与的应答调节蛋白信号转导机制提供重要线索。本文通过构建质粒,表达并纯化了来源于枯草芽孢杆菌的YycF N端调节域蛋白(YycFN)。实验过程中发现Mg2+的加入可以引起蛋白的1H-15N HSQC谱图发生非常明显的变化。我们利用异核多维核磁共振的方法采集并处理了13C、15N双标记蛋白的三共振NMR实验数据,对Mg2+加入前后YycFN的大部分主链NMR信号进行了归属。我们用四种不同的二价金属离子(Ca2+、Mg2+、Cu2+和Mn2+)对YycF N端调节域进行滴定。抗磁离子Ca2+和Mg2+的加入使YycFN产生明显的构象变化,我们用化学位移微扰的方法确定了离子与蛋白相互作用的区域主要在Asp9、Asp16和磷酸化位点Asp53处,β4α4 loop区的残基也受到显著影响。进一步计算解离常数并研究了Ca2+, Mg2+离子对YycFN动力学性质的影响。顺磁离子Cu2+和Mn2+含有的不成对电子引起蛋白质主链NMR信号的弛豫效应,与离子结合位点相关或者相近的谱峰出现了不同程度的信号减弱或者谱峰展宽,甚至消失。根据明显消失或者展宽的谱峰推断Cu2+没有与YycFN特异性结合,而Mn2+与YycFN蛋白发生了相互作用,结合位点与Mg2+基本相同。应答调节蛋白能专一性地接受来源于同源TCS系统的组氨酸激酶上的磷酸根,引发自身变构活化,但是YycF的磷酸化机制目前还不清楚。我们利用组氨酸激酶YycG和ATP与YycFN相互作用,观察到在不同离子参与的反应过程中1H-15N HSQC谱图均发生了明显变化,且变化区域与磷酸化位点密切相关。实验证实了二价金属离子是这一反应的必要条件,对YycG和YycFN相互作用的研究将有助于了解YycFN蛋白的磷酸化机制。