組蛋白甲基化位點結合結構域的結構與功能研究.pdf

1、組蛋白的翻譯后修飾是表觀遺傳調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往往包含特定的生物學信息，被稱為“組蛋白密碼”?！敖M蛋白密碼”可以被一些含有特定結構域的蛋白和蛋白復合物識別，啟動下游的生物學過程。過去幾十年來，人們通過生物化學及生物物理學等方法鑒定出許多可以特異性地結合組蛋白翻譯后修飾位點的結構域。人們根據(jù)這些結構域氨基酸序列的同源性以及與組蛋白翻譯后修飾

2、位點的結合方式，將它們分為Bromo結構域、PHD結構域、WD40repeat結構域及Royal超家族結構域等一些結構域超家族?；诮M蛋白翻譯后修飾的多樣性，這些結構域涉及到細胞內大部分生物學過程，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結合結構域的功能異常有關。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雜的修飾模式和調控方式，其結合結構域也相應地更為多樣。本論文主要針對Royal超家族中特異性結合組蛋白甲基化賴氨酸的

3、結構域展開一系列的結構和功能的研究，論文分為三部分：
　　 第一部分為釀酒酵母SAGA復合物Sgf29亞基的結構與功能的研究。我們分別解析了Sgf29的C端tandemTudor結構域的單體，及其與H3K4me2和H3K4me3多肽的復合物的晶體結構。Sgf29的tandemTudor結構域的兩個Tudor結構域均參與與H3K4me2/3的相互作用，兩個Tudor結構域以“face-to-face”的方式排列，并各自含有一個帶負

4、電的結合口袋和芳香族口袋，分別與組蛋白H3A1和甲基化H3K4結合，這種新穎的結合方式使得Sgf29的tandemTudor結構域具有更嚴格的底物選擇性。此外，我們的體內和體外實驗指出Sgf29不直接影響SAGA復合物的乙酰轉移酶活性，而是通過其C端tandemTudor結構域與甲基化H3K4的相互作用調控SAGA復合物在染色質上的定位，從而影響組蛋白H3的乙酰化水平，進而調控基因的轉錄。
　　 第二部分為人源異染色蛋白Cbx3

5、(HP1γ)的結構和功能的研究。HP1蛋白N端Chromo結構域一直以來被人們認為可以特異性識別甲基化組蛋白H3K9，調控基因轉錄及DNA損傷修復等過程。我們分別解析了Cbx3Chromo結構域與組蛋白H1K26me2多肽及其與組蛋白甲基轉移酶G9aK185me3多肽的復合物的晶體結構，測定了Cbx3Chromo結構域與這兩種甲基化多肽的解離常數(shù)，指出Cbx3可以通過結合甲基化的組蛋白和非組蛋白蛋白發(fā)揮調控基因表達的功能。