本文選題：組蛋白修飾 + PML核體��； 參考：《清華大學》2016年博士論文

【摘要】：結合染色質的讀體蛋白對組蛋白翻譯后修飾的識別是表觀遺傳調控的一個主要機制。細胞核抗原Sp100(斑點狀、分子量為100 kDa的蛋白)是早幼粒細胞性白血病核體(PML-NB)的組成型成分,在固有免疫及轉錄抑制中發(fā)揮重要作用。其剪接亞型Sp100C的羧基端具有獨特的植物同型結構域鋅指(PHD)和溴區(qū)結構域(Bromo)串聯(lián)模塊(Sp100CPB),且可以被干擾素刺激特異性的上調。運用結構生物學、定量結合實驗及細胞共定位分析的方法,我們揭示Sp100C的PHD結構域不僅可以識別組蛋白H3第4位賴氨酸非甲基化狀態(tài)(H3K4me0),還可以容忍組蛋白H3第3位蘇氨酸的磷酸化(H3T3ph)、第9位賴氨酸的三甲基化(H3K9me3)及第10位絲氨酸的磷酸化(H3S10ph)。這些修飾類型都與細胞分裂期染色體相關,我們的實驗也表明Sp100C可通過對組蛋白的識別調控細胞周期。與之對比,旁系同源蛋白Sp140的PHD結構域也可以識別H3K4me0,但喪失了對H3T3ph、H3K9me3、H3S10ph的容忍能力。Sp100CPB-H3K4me0復合物晶體結構表明,Sp100C延伸的氨基端可形成高度協(xié)調的“配位層”類似結構來識別H3K4的ε-氨基,且二硫鍵固化后的口袋對H3K4me0的識別增強。Sp100CPB-H3T3ph復合物晶體結構表明,H3T3ph的識別是通過Sp100C的PHD結構域特有的精氨酸實現(xiàn)的。本研究揭示出Sp100C有直接靶向染色質的能力,并可能通過這種方式響應干擾素刺激,在PML-NB介導的固有免疫和基因沉默中發(fā)揮限制性作用。而細胞質內的微管骨架上也存在著類似的微管蛋白密碼。目前唯一位于微管腹腔一側的翻譯后修飾是α微管蛋白第40位賴氨酸的乙�；�(K40ac),由物種間高度保守的酶αTAT1催化,但其催化反應的分子機制尚不清楚。在本文中,我們解析了鼠αTAT1催化結構域和輔因子乙酰輔酶A(AcCoA)復合物的晶體結構。除了采用GNAT乙�；D移酶超家族核心結構域相似的折疊外,αTAT1具有額外的底物識別相關的β4/β5插入片段、獨特的正電荷區(qū)及必需的氨基端疏水區(qū)。AcCoA腺苷部分被αTAT1殘基側鏈以特殊的“三明治”構型緊緊結合在核心結構域中央溝槽內。αTAT1的催化活性依賴于K40所在區(qū)域的環(huán)形構象及微管原絲間的側向相互作用。電鏡實驗表明αTAT1除結合K40位點外,還可能有位于微管外側的結合位點。本研究闡釋了αTAT1的結構特征,為進一步探討αTAT1與微管識別模式及其對微管相關生命活動的調控作用提供了重要依據(jù)。
[Abstract]:The recognition of posttranslational modification of histone by chromatin reading proteins is a major mechanism of epigenetic regulation.Nuclear antigen Sp100 (spotted protein with molecular weight of 100 kDa) is a constituent of PML-NBs in promyelocytic leukemia and plays an important role in innate immunity and transcription inhibition.The carboxyl terminal of splicing subtype Sp100C has a unique phyto-homotypic domain (PHD) and bromo-bromo-bromodomain (SP100CPBN), which can be specifically up-regulated by interferon stimulation.Using the methods of structural biology, quantitative combination experiment and cell co-localization analysis,We reveal that the PHD domain of Sp100C can recognize not only the non-methylated state of histone H3, but also the phosphorylation of threonine at H3, trimethylation of lysine, H3K9me3, and phosphorylation of H3S10, respectively, of histone H3, H3K9me3 and H3K4me0, respectively.These modification types are related to the chromosomes of cell division phase. Our experiments also show that Sp100C can regulate cell cycle through recognition of histone.By contrast, the PHD domain of the homologous protein Sp140 can also recognize H3K4me0, but the crystal structure of the complex. Sp100CPB-H3K4me0 complex shows that the extended amino terminal of Sp100C can form a highly coordinated "coordination layer" similar structure to recognize the 蔚 -amino of H3K4.Moreover, the enhanced recognition of H3K4me0 in the cured pocket of disulfide bond. The crystal structure of Sp100CPB-H3T3ph complex indicates that the recognition of H3T3ph is realized by the arginine specific to the PHD domain of Sp100C.This study revealed that Sp100C has the ability to target chromatin directly and may play a restrictive role in innate immunity and gene silencing mediated by PML-NB in response to interferon stimulation in this way.A similar tubulin code was found in the microtubule skeleton of the cytoplasm.At present, the only post-translational modification located on the celiac side of microtubule is acetylated K40acan of lysine at position 40 of 偽 tubulin, which is catalyzed by highly conserved enzyme 偽 TAT1 among species, but the molecular mechanism of the catalytic reaction is not clear.In this paper, we have elucidated the crystal structure of mouse 偽 TAT1 catalytic domain and cofactor acetyl coenzyme acCoA complex.In addition to the similar folding of the core domain of the GNAT acetyltransferase superfamily, 偽 TAT1 has additional substrates to recognize the associated 尾 _ 4 / 尾 _ 5 inserts.The unique positive charge region and the necessary amino terminal hydrophobic region. AcCoA adenosine is partially bound by the side chain of 偽 TAT1 residues in a special "sandwich" configuration in the central groove of the core domain. The catalytic activity of 偽 TAT1 depends on the ring of the K40 region.Shape conformation and lateral interaction between microtubule filaments.The results of electron microscopy showed that the binding site of 偽 TAT1 to K40 may be located on the outside of microtubule.In this study, the structural characteristics of 偽 TAT1 were elucidated, which provided an important basis for the further study of 偽 TAT1 and microtubule recognition patterns and their role in the regulation of microtubule-related life activities.
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：Q75

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