PDZ3结构域在融合蛋白中的顺序交换效应及其对已知与新型靶标结合功能的影响研究

本研究发现ZO-1蛋白第三PDZ结构域（PDZ3_ZO-1）在Trp-cage融合蛋白中保持与连接蛋白45（Cx45）肽的结合能力，并通过噬菌体展示技术鉴定了与甲基胞嘧啶双加氧酶TET3C末端肽的新相互作用，其亲和力显著高于Cx45肽。研究揭示了结构域顺序交换对热力学参数的差异化影响，为PDZ结构域在工程化融合蛋白中的功能适应性提供了新见解。

　　

Highlight

Chemicals

选用的肽段对应特定蛋白C末端序列：包含锌指与BTB结构域蛋白38（Uniprot ID Q8NAP3, ZFP序列: GVENVVL）、基质细胞衍生因子2样蛋白1（Uniprot ID Q9HCN8, SCDF序列: SAGHDEL）、甲基胞嘧啶双加氧酶TET3的两种变体（Uniprot ID O43151, TET3序列: GPYSRWI 和 TET3-L序列: SYAYTKVTGPYSRWI）、低氧上调蛋白1（Uniprot ID Q9Y4L1, HUP1序列: PLKNDEL）以及Trp-cage（PDB结构1L2Y，序列: NLYIQWLKDGGPSSGRPPPS）。

Interaction of PDZ3_ZO-1 in fusion protein with Cx45 peptide

ZO-1来源的PDZ3结构域（PDZ3_ZO-1）已知会与Cx45和Jam-A蛋白的C末端区域相互作用。研究发现，独立表达的PDZ3_ZO-1结构域对这两种肽配体的亲和力均低于其在ZO-1天然结构域组合（PDZ3-SH3-GUK）中的表现。这表明结构域环境对PDZ3功能具有重要影响。通过重组融合蛋白构建的简易人工模型系统，为研究这一现象提供了有效平台。

Conclusion

本研究为ZO-1（Zonula Occludens 1）第三PDZ结构域（PDZ3_ZO-1）在融合蛋白背景中的功能特性提供了重要见解。通过一系列生物物理与功能实验，我们证明PDZ3_ZO-1在工程化融合构建体中仍保留其与肽段配体的结合能力。值得注意的是，PDZ3_ZO-1与已知相互作用伙伴——连接蛋白45（Cx45）的C末端肽段——在融合蛋白FD3A和FD4A中表现出与独立结构域相当的结合亲和力。此外，通过噬菌体展示技术，我们发现了源自TET3蛋白C末端区域的新型PDZ3_ZO-1结合肽段。后续验证显示，PDZ3_ZO-1对TET3肽段的亲和力显著高于Cx45肽段。热力学分析进一步表明，结构域顺序的交换对热力学参数产生了差异化调控效应。这些结果不仅深化了对PDZ结构域在工程化蛋白中结构与功能适应性的理解，也为理性设计功能性融合蛋白提供了重要参考。