賴氨酸乙酰轉(zhuǎn)移酶KAT8的入核轉(zhuǎn)運及與細(xì)胞核輸入蛋白IMPα相互作用的結(jié)構(gòu)機理研究.pdf

1、作為真核細(xì)胞的顯著特征，核膜包裹的細(xì)胞核將核內(nèi)的遺傳物質(zhì)和轉(zhuǎn)錄單元與細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的翻譯單元和代謝單元分割了開來，這種分割方便了細(xì)胞對包括基因表達(dá)、信號傳導(dǎo)和細(xì)胞周期等眾多細(xì)胞生理活動的調(diào)控。特定組分在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核間的選擇性雙向運輸就是這種調(diào)控的一項關(guān)鍵特征，大分子貨物蛋白從細(xì)胞質(zhì)向細(xì)胞核定向運輸需要貨物蛋白的核定位信號NLS、識別并結(jié)合NLS的接頭蛋白細(xì)胞核輸入蛋白IMPα及載體分子細(xì)胞核輸入蛋白IMPβ三方的協(xié)調(diào)作用。目前多種貨物蛋白N

2、LSs與細(xì)胞核輸入蛋白IMPα的相互作用和結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究極大的幫助了我們對核質(zhì)蛋白轉(zhuǎn)運機理的研究。
　　細(xì)胞核輸入蛋白IMPα1，作為細(xì)胞核輸入蛋白IMPα家族的一員，通常充當(dāng)通用入核載體而能與細(xì)胞內(nèi)許多蛋白結(jié)合。賴氨酸乙酰轉(zhuǎn)移酶KAT8，是組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶類HATs中MYST家族一員，參與了細(xì)胞眾多最重要的生理與遺傳過程，包括基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控、染色質(zhì)組裝、細(xì)胞周期調(diào)控、核仁結(jié)構(gòu)的維持、DNA損傷修復(fù)和細(xì)胞凋亡等。目前已經(jīng)證明一部分功

3、能是通過對H4 K16的乙酰化實現(xiàn)的，另一部分則可能通過修飾其他的底物。研究證實KAT8的這些功能的發(fā)揮都是在細(xì)胞核內(nèi)進行的，不過它的合成卻是在核外核糖體上完成的，因此弄清楚KAT8的入核轉(zhuǎn)運機理可能有助于我們理解KAT8發(fā)揮上述重要功能的作用機理，從而可以為細(xì)胞周期調(diào)控、DNA損傷應(yīng)答、細(xì)胞凋亡等活動的靶向藥物設(shè)計提供新的思路和潛在的藥物靶點。
　　在本文中，我們通過免疫共沉淀實驗首次發(fā)現(xiàn)KAT8能和貨物蛋白的通用入核載體IMP

4、α1間發(fā)生相互作用而揭示出賴氨酸乙酰轉(zhuǎn)移酶KAT8可能借助核質(zhì)蛋白轉(zhuǎn)運系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)運。隨后我們純化、結(jié)晶并解析出了2.3(A)條件下His-IMPα1(70-499)& IMPα1(121-169)復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)顯示KAT8以兩段NLS多肽序列分別結(jié)合到了IMPα1上的主要結(jié)合位點Major site和次要結(jié)合位點Minor site上。結(jié)合在次要結(jié)合位點Minor site上的KAT8 NLS采取了類似于核內(nèi)RNA解螺旋酶G

5、uα NLS等的結(jié)構(gòu)模式，即其C末端的氨基酸殘基形成了一個單圈α螺旋，不過這個α螺旋的穩(wěn)定卻是依靠了內(nèi)部的氫鍵作用及作用力更強的KAT8 NLS與IMPα1上帶相反電荷的氨基酸殘基的離子鍵作用。在細(xì)胞水平上的突變實驗一方面揭示了KAT8 NLS上一些氨基酸殘基對于介導(dǎo)KAT8與IMPα1的結(jié)合發(fā)揮了重要作用，在另一方面也驗證了所得結(jié)構(gòu)的合理性。由于KAT8與IMPα1間不同尋常的結(jié)合方式，KAT8&IMPα1復(fù)合物的當(dāng)前結(jié)構(gòu)將方便我們設(shè)