核小体与组蛋白招募染色体保护蛋白Sgo1的体外重组与分子机制探索

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有丝分裂过程中染色体的准确分离是细胞中遗传物质忠实传递到下一代的前提,在细胞分裂过程中染色体的错误分离会导致非整倍染色体的出现,引发基因组不稳定,进而造成细胞恶性转化或死亡。Sgo1(shugoshin 1)蛋白近年来被证明在染色体的分离中发挥重要作用,被称为着丝粒Cohesin复合物的“保护者”。Sgo1定位于染色体上着丝粒区域,与cohesin复合物共同维持染色体着丝粒区域的内聚力,使有丝分裂中期染色体呈现典型的“X”型形态,从而确保真核生物染色体在有丝分裂和减数分裂过程中的稳定性。有丝分裂激酶Bub1磷酸化着丝粒处组蛋白H2A第120位的苏氨酸(pT120),磷酸化修饰组蛋白H2ApT120招募Sgo1并富集在着丝粒区域发挥功能,但是Sgo1具体的招募机制仍不清晰,同时该招募机制的结构分子基础尚未报道,本论文主要通过体外重组与生化手段尝试解析核小体、组蛋白与Sgo1复合物的复合物组装与晶体结构从而对Sgo1的招募机制作出进一步的解释。
  在本论文中,我们通过盐梯度透析的方法在体外成功重组核小体,并通过负染与冷冻电镜对组装的核小体进行鉴定。通过将组蛋白H2AT120D引入到组装的核小体中,我们在体外模拟了组蛋白H2A的磷酸化并通过凝胶迁移电泳实验(EMSA)验证了其与Sgo1之间的相互作用。通过使用过EMSA的方法进一步地发现核小体组成DNA并未参与Sgo1与核小体之间的互作。在确定组蛋白与Sgo1互作的基础上,我们进一步在体外重组了H2A-H2B与H2AT120D-H2B异二聚体,然后利用体外结合实验(Pull down)检测到其与Sgo1片段之间的直接相互作用。通过重组蛋白表达系统,我们获得了H2A-H2B-sgo1554-663以及H2AT120D-H2B-sgo1554-663蛋白复合物并对其进行晶体的筛选与优化。
  本论文成功在体外鉴定了Sgo1与核小体之间的相互作用,确定了二者之间的互作区域,并且重组得到了性质良好的蛋白复合物。其次我们发现了一种新的组蛋白招募Sgo1的机制,即组蛋白H2A-H2B与H2AT120D-H2B异二聚体均能够独立招募Sgo1,这对前人提出的组蛋白H2A磷酸化且必须为完整的核小体才能招募Sgo1的结论提出了质疑,为进一步深入理解Sgo1如何定位到染色体上提供了新的视角。
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