【摘要】：在真核細(xì)胞中,核小體是構(gòu)成染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位。核小體由組蛋白H2A、H2B、H3、H4各兩個(gè)分子形成一個(gè)扁平圓柱狀八聚體,約每146bp的染色質(zhì)DNA以左手螺旋的方式圍繞八聚體組蛋白形成一個(gè)核小體,無(wú)數(shù)個(gè)核小體又構(gòu)成了染色質(zhì)。DNA與組蛋白借助組蛋白分子中堿性氨基酸的正電荷和DNA雙螺旋中磷酸基負(fù)電荷以靜電引力維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。一般來(lái)說(shuō),組蛋白是非常穩(wěn)定的,但是組蛋白暴露在外部的N端尾部經(jīng)常會(huì)發(fā)生大量的翻譯后修飾(包括賴(lài)氨酸和精氨酸的乙酰化和甲基化,絲氨酸和蘇氨酸的磷酸化,賴(lài)氨酸的泛素化和類(lèi)泛素化等)。這些翻譯后修飾在真核細(xì)胞調(diào)節(jié)染色體動(dòng)力學(xué)和DNA的可接近性中發(fā)揮著重要的作用。組蛋白乙�；亲畛Ｒ�(jiàn)也最具有代表性的組蛋白修飾方式,組蛋白賴(lài)氨酸乙酰化更是被當(dāng)作活化轉(zhuǎn)錄的標(biāo)志。目前,一共有三個(gè)蛋白結(jié)構(gòu)域被發(fā)現(xiàn)可以特異性識(shí)別并結(jié)合乙酰化組蛋白:布羅莫結(jié)構(gòu)域(Bromodomain BRD),串聯(lián)植物同源結(jié)構(gòu)域(tandem plant homeodomain PHD)以及最新發(fā)現(xiàn)的AF9 YEATS蛋白結(jié)構(gòu)域。AF9蛋白是一類(lèi)非常重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子,它可以招募組蛋白H3K79甲基化轉(zhuǎn)移酶和超級(jí)延伸復(fù)合物(Super Elongation Complex)在轉(zhuǎn)錄開(kāi)始和延伸期間發(fā)揮著重要的作用。YEATS結(jié)構(gòu)域可以特異性識(shí)別并結(jié)合賴(lài)氨酸乙�；慕M蛋白(H3K9ac),并發(fā)揮相應(yīng)的下游功能。與布羅莫結(jié)構(gòu)域(BRD)和串聯(lián)植物同源結(jié)構(gòu)域(PHD)不同,YEATS結(jié)構(gòu)采取了一種類(lèi)似免疫球蛋白的折疊,并且利用了芳香族環(huán)來(lái)形成一種類(lèi)似“三明治”的結(jié)合口袋來(lái)識(shí)別和容納乙酰化賴(lài)氨酸。但是關(guān)于YEATS蛋白域特異性識(shí)別并結(jié)合乙酰化賴(lài)氨酸的具體細(xì)節(jié)尚不清楚。本論文中,我們使用分子動(dòng)力學(xué)模擬(molecular dynamics simulations,MD)方法并結(jié)合MM-PBSA(molecular mechanics/Poisson-Boltzmann surface area)方法來(lái)探究AF9 YEATS與乙酰化組蛋白H3K9ac之間的相互作用。在本論文中,我們主要關(guān)注在以下幾個(gè)方面:(1)探索AF9 YEATS蛋白是如何特異性結(jié)合乙酰化組蛋白H3K9ac的;(2)通過(guò)計(jì)算結(jié)合自由能來(lái)評(píng)估突變對(duì)AF9 YEATS與H3K9ac結(jié)合能力的影響;(3)篩選在結(jié)合中發(fā)揮重要作用的氨基酸殘基;(4)通過(guò)比較野生型和突變型體系來(lái)確定重要?dú)埢墓δ?(5)通過(guò)研究AF9同家族蛋白Taf14來(lái)幫助我們了解YEATS蛋白家族與乙�；M蛋白H3K9ac之間的結(jié)合細(xì)節(jié);(6)疏水相互作用在YEATS蛋白家族與乙酰化組蛋白H3K9ac的結(jié)合中發(fā)揮著決定性的作用。
[Abstract]:In eukaryotes, nucleosomes are the basic structural units that form chromatin. The nucleosome consists of two molecules of histone H _ 2A, H _ 2B, H _ 3H _ 3 and H _ 3H _ 4, each of which forms a flat cylindrical octamer. The chromatin DNA of about every 146bp forms a nucleosome around the histone in a left-handed manner. Numerous nucleosomes make up chromatin. DNA and histone keep their structure stable by electrostatic force with positive charge of basic amino acid in histone molecule and negative charge of phosphate group in DNA double helix. Generally speaking, histone is very stable, but histone exposure to external N-terminal tail often occurs a large number of post-translational modifications (including acetylation and methylation of lysine and arginine, phosphorylation of serine and threonine, and phosphorylation of serine and threonine). Ubiquidization and ubiquitization of lysine. These posttranslational modifications play an important role in eukaryotic regulation of chromosome dynamics and accessibility of DNA. Histone acetylation is the most common and representative histone modification, and histone lysine acetylation is used as a marker for activation of transcription. At present, three protein domains have been found to specifically recognize and bind to acetylated histones: the Bromo domain (Bromodomain BRD), Tandem plant homologous domain (tandem plant homeodomain PHD) and newly discovered AF9 YEATS protein domain. AF9 protein is a very important transcriptional regulator. It can recruit histone H3K79 methyltransferase and superextension complex (Super Elongation Complex) to play an important role in the beginning and extension of transcription. YEATS domain can specifically recognize and bind to lysine acetylated histone (H3K9ac). And give play to the corresponding downstream function. Different from the Bromo domain (BRD) and the tandem plant homologous domain (PHD), the YEATS structure adopts a kind of immunoglobulin-like folding. Aromatic rings are used to form a sandwich-like binding pocket to recognize and accommodate acetyllysine. However, the specific details of YEATS domain specific recognition and binding to acetyllysine are unclear. In this paper, we used the molecular dynamics simulation of (molecular dynamics simulations,MD method and MM-PBSA (molecular mechanics/Poisson-Boltzmann surface area) method) to explore the interaction between AF9 YEATS and acetylated histone H3K9ac. In this thesis, we mainly focus on the following aspects: (1) to explore how AF9 YEATS protein specifically binds to acetylated histone H3K9ac, (2) to evaluate the effect of mutation on the binding ability of AF9 YEATS to H3K9ac by calculating binding free energy; (3) screening amino acid residues which play an important role in binding, (4) determining the function of important residues by comparing wild type and mutant system; (5) to help us understand the binding details between YEATS protein family and acetylated histone H3K9ac by studying AF9 and family protein Taf14; (6) hydrophobic interaction plays a decisive role in the binding of YEATS protein family to acetylated histone H3K9ac.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：Q51

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本文編號(hào)：2390243