組蛋白甲基化位點(diǎn)結(jié)合結(jié)構(gòu)域的結(jié)構(gòu)與功能研究.pdf

1、組蛋白的翻譯后修飾是表觀遺傳調(diào)控的重要手段之一，一般發(fā)生在組蛋白柔性的N端尾巴上，包括甲基化、乙?；?、磷酸化和泛素化等。組蛋白的這些翻譯后修飾位點(diǎn)往往包含特定的生物學(xué)信息，被稱為“組蛋白密碼”。“組蛋白密碼”可以被一些含有特定結(jié)構(gòu)域的蛋白和蛋白復(fù)合物識(shí)別，啟動(dòng)下游的生物學(xué)過(guò)程。過(guò)去幾十年來(lái)，人們通過(guò)生物化學(xué)及生物物理學(xué)等方法鑒定出許多可以特異性地結(jié)合組蛋白翻譯后修飾位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)域。人們根據(jù)這些結(jié)構(gòu)域氨基酸序列的同源性以及與組蛋白翻譯后修飾

2、位點(diǎn)的結(jié)合方式，將它們分為Bromo結(jié)構(gòu)域、PHD結(jié)構(gòu)域、WD40repeat結(jié)構(gòu)域及Royal超家族結(jié)構(gòu)域等一些結(jié)構(gòu)域超家族?；诮M蛋白翻譯后修飾的多樣性，這些結(jié)構(gòu)域涉及到細(xì)胞內(nèi)大部分生物學(xué)過(guò)程，而且目前發(fā)現(xiàn)許多疾病的發(fā)生與組蛋白翻譯后修飾位點(diǎn)結(jié)合結(jié)構(gòu)域的功能異常有關(guān)。相比較其他的翻譯后修飾方式，組蛋白的甲基化具有更為復(fù)雜的修飾模式和調(diào)控方式，其結(jié)合結(jié)構(gòu)域也相應(yīng)地更為多樣。本論文主要針對(duì)Royal超家族中特異性結(jié)合組蛋白甲基化賴氨酸的

3、結(jié)構(gòu)域展開(kāi)一系列的結(jié)構(gòu)和功能的研究，論文分為三部分：
　　 第一部分為釀酒酵母SAGA復(fù)合物Sgf29亞基的結(jié)構(gòu)與功能的研究。我們分別解析了Sgf29的C端tandemTudor結(jié)構(gòu)域的單體，及其與H3K4me2和H3K4me3多肽的復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)。Sgf29的tandemTudor結(jié)構(gòu)域的兩個(gè)Tudor結(jié)構(gòu)域均參與與H3K4me2/3的相互作用，兩個(gè)Tudor結(jié)構(gòu)域以“face-to-face”的方式排列，并各自含有一個(gè)帶負(fù)

4、電的結(jié)合口袋和芳香族口袋，分別與組蛋白H3A1和甲基化H3K4結(jié)合，這種新穎的結(jié)合方式使得Sgf29的tandemTudor結(jié)構(gòu)域具有更嚴(yán)格的底物選擇性。此外，我們的體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)指出Sgf29不直接影響SAGA復(fù)合物的乙酰轉(zhuǎn)移酶活性，而是通過(guò)其C端tandemTudor結(jié)構(gòu)域與甲基化H3K4的相互作用調(diào)控SAGA復(fù)合物在染色質(zhì)上的定位，從而影響組蛋白H3的乙?；剑M(jìn)而調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。
　　 第二部分為人源異染色蛋白Cbx3

5、(HP1γ)的結(jié)構(gòu)和功能的研究。HP1蛋白N端Chromo結(jié)構(gòu)域一直以來(lái)被人們認(rèn)為可以特異性識(shí)別甲基化組蛋白H3K9，調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄及DNA損傷修復(fù)等過(guò)程。我們分別解析了Cbx3Chromo結(jié)構(gòu)域與組蛋白H1K26me2多肽及其與組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶G9aK185me3多肽的復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，測(cè)定了Cbx3Chromo結(jié)構(gòu)域與這兩種甲基化多肽的解離常數(shù)，指出Cbx3可以通過(guò)結(jié)合甲基化的組蛋白和非組蛋白蛋白發(fā)揮調(diào)控基因表達(dá)的功能。