论文部分内容阅读
表观遗传学研究不涉及DNA序列改变的表型或基因表达的变化，而组蛋白的共价修饰则是表观遗传调控的一个重要方面。本文中我们研究了两个与组蛋白修饰相关，进而参与表观遗传调控的蛋白，酵母Eaf3(Esal-associated-factor3)和人源MOF(Males-absent-on-the-first)。
酿酒酵母Ear3是一个既存在于组蛋白乙酰转移酶复合物NuA4和组蛋白去乙酰化酶复合物Rpd3S的一个组分，参与调控整体组蛋白乙酰化图样。Eaf3的N端含有一个Chromo结构域，被认为能识别H3K36的甲基化修饰。我们解析了两种长度的Ear3 Chromo结构域的晶体结构。结构分析表明，不同于经典的HP1和Polycomb的Chromo结构域有一个大的表面凹槽以结合组蛋白肽段，Eaf3Chromo结构域在相应位置被自身的p片层所占据，形成一个Chromo Barrel结构域，与人MRG15相似。此外，Eaf3包含一段独特的38个氨基酸残基的插入片段，在其结构表面形成了一个大的表面凹槽。等热滴定(ITC)和表面等离子共振(SPR)分析表明Ear3能特异性结合H3K36三甲基化肽段，其结合能力较弱，KD约为10-4 M。核磁共振(NMR)滴定显示H3K36甲基化肽段结合在EaB Chromo结构域上由p筒核心和C段0c螺旋形成的较浅的表面沟槽上。定点突变和体外结合实验显示，在p简核心一端组成疏水口袋的四个保守的芳香族残基Ty3，Tyr81，Trp84，Trp88对于Ear3 Chromo结构域结合甲基化H3K36肽段是必须的。这些结果揭示了Eaf3 Chromo结构域识别和结合H3K36甲基化的分子机制，也对其发挥体内功能的方式提供了线索。
人源MOF(hMOF，也称为hMYST1或hKAT8)是MYST(MOZ，Yb/Sas3，Sas2以及Tip60)家族组蛋白乙酰转移酶，负责细胞内整体H4K16乙酰化水平，在早期发育和癌症发生中有重要作用。我们解析了hMOF催化结构域的晶体结构。在结构中我们发现了一个催化活性中心附近的严格保守的Lys274残基发生了乙酰化修饰，并通过质谱进行了验证。生物化学和乙酰转移酶活实验表明Lys274的乙酰化修饰是hMOF以分子内催化的方式形成的自身乙酰化，而且自身乙酰化能促进hMOF的乙酰转移酶活性。结构分析表明，Lys274的乙酰化对于维持hMOF催化活性中心的一种活性构象，使底物赖氨酸侧链得以正确结合和定位是必需的。并且，我们发现细胞内全长的hMOF中Lys274也被自身乙酰化修饰，其乙酰化水平受到多种组蛋白去乙酰化酶的调控，并且这一修饰对于细胞内整体H4K16乙酰化水平的调控是非常重要的。我们的结果揭示了一种新的调控组蛋白乙酰转移酶活性的机制，并且这一机制在MYST家族中可能是普遍存在的。