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本文主要针对真核生物转录延伸因子TFIIS与RNA聚合酶相关因子1复合物(Paf1C)的Leo1亚基的相互作用的结构研究和布氏锥虫中乙酰转移酶TbEsa1的Tudor结构域的结构与功能的研究来开展。
1.转录调控在真核生物中是十分复杂的。很多的蛋白复合物都会参与到转录起始，延伸和终止的过程。Paf1C复合物就是其中之一，能够调控基因的表达。在Paf1C复合物的调控过程中，转录延伸因子(TFIIS)已经被鉴定出能够协同作用Paf1C复合物，这种相互作用能够确保转录延伸和基因转录的持续性。尽管最近酿酒酵母的Paf1C-TFIIS-PolⅡ的复合物电镜结构研究揭示了Paf1C-TFIIS之间的相互作用关系，但是由于低分辨率的Paf1C复合物结构，对其中的结构基础和分子作用机制仍然是不够清楚的。本文针对真核生物的三个体系:布氏锥虫（一类单细胞真核生物，能够引起人类的嗜睡症和牲畜的那加那病），酿酒酵母和人来开展TFIIS和Paf1C复合物之间的相互作用结构研究。通过GST pull-down和ITC实验，证明真核生物的TFIIS与Paf1C复合物的Leo1亚基相互作用，并进一步发现TFIIS是通过LW结构域结合Paf1C复合物中的Leo1亚基的核心作用片段(包含‘LFG’基序(motif))，并且这个‘LFG’基序在布氏锥虫，酿酒酵母和人中都是非常保守的。进一步解析了布氏锥虫的TbTFIIS2-2LW结构域与TbLeo1的核心作用片段的复合物结构，结构显示TbTFIIS2-2LW结构域具有六个α-螺旋所形成的束状结构，其中的α3α4α5α6形成一个疏水核心与TbLeo1的核心片段相互作用。同时，也解析了来源酿酒酵母和人的TFIIS LW结构域的结构。通过结构的研究，发现TFIISs LW结构域都是由保守的五或六个的α螺旋组成。结合结构分析，ITC，化学位移微扰和定点突变实验，揭示了来源三个物种的TFIISs的LW结构域都能够通过一个疏水口袋来识别Leo1的一个‘LFG’基序，并进一步证明真核生物的TFIIS LW结构域都具有关键且保守的疏水残基形成的一个保守的疏水核心来介导与Leo1的相互作用。这些结果证明了从低等到高等的真核生物的TFIIS和Leo1在进化过程中具有保守的相互作用。有趣的是，TbTFIIS的LW结构域和TbLeo1间的相互作用更强于酿酒酵母和人的同源蛋白的相互作用，结构分析显示TbTFIIS LW结构域的C末端存在一个特异性的刚性α6螺旋与TbLeo1作用，并在α6螺旋的末端与Leo1形成一个特异的氢键，能够更好的帮助锚定Leo1。布氏锥虫采取的是多顺反子的转录方式，TFIIS和Paf1C复合物以及RNA聚合酶之间需要极强的亲和力来稳定一条长的mRNA链，这种强相互作用或许可以解释在布氏锥虫中的转录延伸是如何维持的。总的来说，在真核生物中，发现了一些保守而又有差异的TFIIS与Paf1C复合物相互作用的分子作用机制，这将有助于理解Paf1C复合物和转录延伸因子在真核生物转录延伸调控中的起源和进化。
2.SAS2-相关的乙酰转移酶1(Esa1)是属于MYST乙酰转移酶家族成员之一，它对细胞周期和转录调控具有不可或缺的作用。Tudor结构域包含大约60个氨基酸并属于Royal家族的成员之一，能够作为一个模块参与到甲基化组蛋白或者DNA的结合。尽管Tudor结构域在高等真核生物中已经被广泛研究，但它的结构和功能目前在布氏锥虫依然不清楚。发现了布氏锥虫中的唯一的一个可能的Tudor结构域存在于Esa1中。本文利用X-射线晶体学手段，解析了一个高分辨率的布氏锥虫TbEsa1Tudor结构域的晶体结构。解析的TbEsa1Tudor结构域具有一个保守的类Tudor折叠花样，其包含了一个由两个短的α-螺旋环绕的五股β片层形成的桶状结构。另外，也揭示了一个TbEsa1Tudor结构域的非特异性结合DNA模式。然而，TbEsa1Tudor结构域并没有表现出具有识别甲基化组蛋白的能力，因为它缺少一些关键的芳香族氨基酸残基导致难以形成保守的芳香族“囚笼”。总的来说，揭示了TbEsa1Tudor结构域非特异性结合DNA的模式，以及其缺失识别甲基化组蛋白能力的结构性基础。
1.转录调控在真核生物中是十分复杂的。很多的蛋白复合物都会参与到转录起始，延伸和终止的过程。Paf1C复合物就是其中之一，能够调控基因的表达。在Paf1C复合物的调控过程中，转录延伸因子(TFIIS)已经被鉴定出能够协同作用Paf1C复合物，这种相互作用能够确保转录延伸和基因转录的持续性。尽管最近酿酒酵母的Paf1C-TFIIS-PolⅡ的复合物电镜结构研究揭示了Paf1C-TFIIS之间的相互作用关系，但是由于低分辨率的Paf1C复合物结构，对其中的结构基础和分子作用机制仍然是不够清楚的。本文针对真核生物的三个体系:布氏锥虫（一类单细胞真核生物，能够引起人类的嗜睡症和牲畜的那加那病），酿酒酵母和人来开展TFIIS和Paf1C复合物之间的相互作用结构研究。通过GST pull-down和ITC实验，证明真核生物的TFIIS与Paf1C复合物的Leo1亚基相互作用，并进一步发现TFIIS是通过LW结构域结合Paf1C复合物中的Leo1亚基的核心作用片段(包含‘LFG’基序(motif))，并且这个‘LFG’基序在布氏锥虫，酿酒酵母和人中都是非常保守的。进一步解析了布氏锥虫的TbTFIIS2-2LW结构域与TbLeo1的核心作用片段的复合物结构，结构显示TbTFIIS2-2LW结构域具有六个α-螺旋所形成的束状结构，其中的α3α4α5α6形成一个疏水核心与TbLeo1的核心片段相互作用。同时，也解析了来源酿酒酵母和人的TFIIS LW结构域的结构。通过结构的研究，发现TFIISs LW结构域都是由保守的五或六个的α螺旋组成。结合结构分析，ITC，化学位移微扰和定点突变实验，揭示了来源三个物种的TFIISs的LW结构域都能够通过一个疏水口袋来识别Leo1的一个‘LFG’基序，并进一步证明真核生物的TFIIS LW结构域都具有关键且保守的疏水残基形成的一个保守的疏水核心来介导与Leo1的相互作用。这些结果证明了从低等到高等的真核生物的TFIIS和Leo1在进化过程中具有保守的相互作用。有趣的是，TbTFIIS的LW结构域和TbLeo1间的相互作用更强于酿酒酵母和人的同源蛋白的相互作用，结构分析显示TbTFIIS LW结构域的C末端存在一个特异性的刚性α6螺旋与TbLeo1作用，并在α6螺旋的末端与Leo1形成一个特异的氢键，能够更好的帮助锚定Leo1。布氏锥虫采取的是多顺反子的转录方式，TFIIS和Paf1C复合物以及RNA聚合酶之间需要极强的亲和力来稳定一条长的mRNA链，这种强相互作用或许可以解释在布氏锥虫中的转录延伸是如何维持的。总的来说，在真核生物中，发现了一些保守而又有差异的TFIIS与Paf1C复合物相互作用的分子作用机制，这将有助于理解Paf1C复合物和转录延伸因子在真核生物转录延伸调控中的起源和进化。
2.SAS2-相关的乙酰转移酶1(Esa1)是属于MYST乙酰转移酶家族成员之一，它对细胞周期和转录调控具有不可或缺的作用。Tudor结构域包含大约60个氨基酸并属于Royal家族的成员之一，能够作为一个模块参与到甲基化组蛋白或者DNA的结合。尽管Tudor结构域在高等真核生物中已经被广泛研究，但它的结构和功能目前在布氏锥虫依然不清楚。发现了布氏锥虫中的唯一的一个可能的Tudor结构域存在于Esa1中。本文利用X-射线晶体学手段，解析了一个高分辨率的布氏锥虫TbEsa1Tudor结构域的晶体结构。解析的TbEsa1Tudor结构域具有一个保守的类Tudor折叠花样，其包含了一个由两个短的α-螺旋环绕的五股β片层形成的桶状结构。另外，也揭示了一个TbEsa1Tudor结构域的非特异性结合DNA模式。然而，TbEsa1Tudor结构域并没有表现出具有识别甲基化组蛋白的能力，因为它缺少一些关键的芳香族氨基酸残基导致难以形成保守的芳香族“囚笼”。总的来说，揭示了TbEsa1Tudor结构域非特异性结合DNA的模式，以及其缺失识别甲基化组蛋白能力的结构性基础。