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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

이애리 (경상대학교, 경상대학교 대학원)

지도교수
이준화
발행연도
2018
저작권
경상대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수4

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

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Z-DNA binding proteins (ZBPs)는 RNA editing, 선천 면역 체계 그리고 인터페론을 생성을 통한 항바이러스성 면역 반응에 중요한 역할을 한다. 구조적 그리고 생물학적 연구에서 ZBPs는 B-Z 전환을 위해 B-DNA와 함께 초기에 중간 단계 생성물을 형성하는 것이 밝혀졌다. 그러나, 중간 단계 생성물의 구조적 정보가 부족하기 때문에 Z-DNA 결합 메커니즘과 B-Z 전이의 포괄적인 이해를 하기에는 여전히 부족하다. 다른 Z-DNA binding domain (ZBD)에 비해서 Z-DNA 결합능력이 salt 농도의 영향을 받는 것으로 밝혀진 Carassius auratus (caZαPKZ)의 ZBP-containing protein kinase의 Zα 도메인의 용액 구조를 구하고 B-DNA 그리고 Z-DNA 와 결합한 caZαPKZ의 결합 활성을 정량적으로 분석하고 다양한 salt 농도를 조절하여 B-Z 전이 활성을 확인하였다. 그리고 B-DNA와 결합한 caZαPKZ 의 중간 단계 생성물로 B-Z 전이 활성 정도를 가늠하였고 중간 단계 생성물을 molecular ruler로 제시하였다. 그러나, 고 농도의 염에서 caZαPKZ 의 B-Z 전이 활성이 감소되는 것을 완전히 이해하지 못했다. 그래서 250mM NaCl에서 caZαPKZ 의 아주 낮은 B-Z 전이 활성을 연구하고 B-DNA 그리고 Z-DNA를 위한 단백질의 결합 활성을 분석하였다.
Z-DNA binding protein 으로만 연구가 되어진 hZαADAR1은 double-strand RNA binding domain (dsRBD)을 가진 단백질로 A-RNA 결합 메커니즘과 A-Z 전이에 대한 연구는 부족하였다. 이전에 연구된 hZαADAR1와 결합한 r(CG)3의 복합체 구조를 이해하고 그리고 Z-DNA 와 Z-RNA 에 결합한 hZαADAR1의 결합 활성을 측정하고 동력학적 특성을 이해하고자 하였다. 그리고 hZαADAR1과 결합한 Z-DNA와 Z-RNA의 결합기작에 대해서 규명하고자 하였다.

목차

I. Introduction 1
1. Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Spectroscopy 1
1) Basic of NMR 1
2) Chemical shift 2
2. Biomolecular NMR Spectroscopy 3
1) Nucleic Acid 3
2) Protein 6
3) Protein Dynamics 13
3. History of Z-DNA 20
4. Z-DNA Binding Proteins 21
II. Solution structure of the Z-DNA binding domain of PKR-like protein kinase from Carassius auratus and quantitative analyses of the intermediate complex during B-Z transition 26
1. Introduction 26
2. Purpose of the Experiment 29
3. Materials and Method 32
1) Sample preparation 32
2) NMR Experiments 34
3) Solution Structure Calculation 36
4) Nitrogen Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) relaxation dispersion 36
5) Binding Models 37
6) Hydrogen Exchange rate 41
3. Results 43
1) Solution structure of free caZαPKZ 43
2) Titration of caZαPKZ into dT(CG)₃under various [NaCl] 45
3) Chemical shift changes in caZαPKZ upon binding to dT(CG)3 47
4) Chemical shift differences in caZαPKZ bound to B-DNA and Z-DNA 53
5) 15N Carr-Purcell-M eiboom-Gill (CPMG) relaxation dispersion experiment on caZαPKZ bound to dT(CG)3 57
6) H-bonding interaction of K56 with Z-DNA phosphate 60
4. Conclusion 63
Ⅲ. NMR elucidation of reduced B-Z transition activity of PKZ protein kinase at high NaCl concentration 67
1. Purpose of the Experiment 67
2. Materials and Method 68
1) Sample preparation 68
2) NMR Experiments 68
3) Global fitting 69
3. Results 70
1) Relative Z-DNA population based on the analysis of imino proton spectra of dT(CG)₃upon binding to caZαPKZ at 250 mM NaCl 70
2) Chemical shift perturbation of caZαPKZ upon binding to dT(CG)₃at 250 mM NaCl 72
3) The dissociation constants for BP and ZP₂at 250 mM NaCl 75
4) Chemical shift differences in caZaPKZ upon binding to B-DNA and Z-DNA 75
5) The salt dependence of B-Z transition activity of caZαPKZ 78
4. Conclusion 79
Ⅳ. NMR dynamics study of the Z-DNA binding domain of human ADAR1 bound to various DNA duplexes 80
1.Introduction 80
2. Purpose of the Experiment 81
3. Materials and Method 82
1) Sample preparation 82
2) NMR Experiments 84
4. Results 85
1) Chemical shift perturbation of hZαADAR1 upon binding to CG6 85
2) Chemical shift changes of hZαADAR1 upon binding to non CG-repeat DNA 87
3) Relaxation rate constants of the amide protons of hZαADAR1 in the free and in a complex with DNA 90
4) Implication for the BZ transition mechanism 93
4. Discussion 96
Ⅴ. Zα domain of ADAR1 prefers to bind to Z-RNA rather than Z-DNA 97
1. Introduction 97
2. Purpose of the Experiment 100
3. Materials and Method 104
1) Sample preparation 104
2) NMR Experiments 104
3) Theoretical NMR lineshapes for twosite exchange 105
4) Nitrogen Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) relaxation dispersion 109
5) 15NZ-Exchange Experiment 110
4. Results and Discussions 111
1) Titration of hZαADAR1 into d(CG)₃and r(CG)3 111
2) Comparison of binding modes of hZαADAR1 toZ-DNA and Z-RNA 115
3) Chemical shift changes in hZαADAR1 upon binding Z-DNA 119
4) Chemical shift changes in hZαADAR1 upon binding to Z-RNA 123
5) 15N CPMG Relaxation Dispersion Experiment of ZαADAR1 Bound to d(CG)3 124
6) Unusual Exchange Behavior of E171, N173, and Y 177 Amide Protons 125
7) 15N CPMG Relaxation Dispersion Experiment of ZαADAR1 Bound to r(CG)3 127
8) Conformational Differences of hZαADAR1 Between Free and Bound States and Between A/B-form and Z-form Bound States 132
9) 5Nz-exchange Experiment on hZαADAR1 Bound to r(CG)3 132
Ⅵ. Reference 134

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