具有缩短N末端结构域的人嵌合型半乳糖凝集素-3工程变体的初步X射线晶体学分析

在粘附/生长调节型半乳糖凝集素家族成员中，半乳糖凝蛋白-3（Gal-3）具有独特的模块化结构。由N末端片段（NTS）和九个胶原蛋白样重复序列组成的N末端尾部（NT）与典型凝集素结构域相连。与二价原型和串联-重复型半乳糖凝集素相比，Gal-3在溶液中是单体的，能够在双到多价配体存在下自结合，NTS参与细胞分区。由于在凝集素结构域之外没有关于Gal-3的晶体信息可用，我们使用NTS和重复序列VII-IX的缩短变体。该蛋白结晶为四聚体，凝集素区域之间有接触。从Tyr101（重复序列IX）到Leu114（CRD）的区域形成了发夹。NTS用F面上的两个新β链延伸了F1-F5链的标准β链。晶体学和SAXS数据共同揭示了一种涉及高柔性Gal-3 NT的分子内结构构建模式。

背景：内源性凝集素是细胞生理学中的多功能效应器。在鸡中添加半乳糖凝集素家族的第六个成员，这是对这些粘附/生长调节蛋白进行系统分析的模型生物，是朝着全面网络监测迈出的一步。方法：数据库挖掘和计算数据处理应用于基因检测、染色体定位和序列比对。克隆、重组生产和融合蛋白技术获得了蛋白质，质谱和凝胶电泳/过滤提供了分析数据。血凝、聚糖微阵列和细胞分析评估结合能力，短变异体的结晶学（也通过超速离心和小角度X射线散射分析）确定其结构。结果：半乳糖凝集素相关蛋白（GRP）基因仅存在于具有高度序列保守性和相似染色体定位的脊椎动物中。鸡肉蛋白是单体，失去了结合乳糖的典型半乳糖凝集素特性。一开始没有36氨基酸延伸的变体的晶体结构为这种缺乏结合提供了解释。结论：鸡GRP在这六种蛋白家族中是特殊的，因为它不能结合乳糖。脊椎动物直系同源物之间的高度序列保守性证明了该GRP具有一定的共享功能。一般意义：强阳性选择下基因产物的生化特性是功能特性的先决条件。通过向凝集素家族中添加新成员，这对网络监控也至关重要。

半乳糖凝集素-3是一种粘附/生长调节蛋白，具有模块化设计，包括N末端尾部（NT，残基1-111）和保守碳水化合物识别域（CRD，残基112-250）。嵌合型半乳糖凝集素与聚糖和肽基序相互作用。人类蛋白质的完整（13）C/（15）N分配使得基于NMR的CRD以外结构分析成为可能。使用两个合成的NT多肽覆盖残基1-50和51-107，发现了瞬时二级结构的证据，残基5到15具有螺旋构象，残基18到32具有脯氨酸介导的多回转结构，围绕PGAYP重复序列。CRD F面（S面典型碳水化合物结合6链β片后面的5链β片）和全长半乳糖凝集素-3中的NT之间发生分子内相互作用，序列P（23）GAW（26）…P（37）GASYPGAY（45）定义NT中的主要结合表位。对设计肽的研究表明，PGAX基序对NT/CRD之间的自我相互作用至关重要。Ser6（和Ser12）位置的磷酸化（一种生理修饰）和配体结合的影响对这种相互作用的影响最小。最后，半乳糖凝集素-3分子可以通过其CRD的F面相互作用，这种作用似乎由其NT辅助。总的来说，我们的结果为定义半乳糖苷标准接触面积以外的半乳糖蛋白-3结合位点提供了新的见解。