核小体是真核生物染色质的基本结构单元,是由约146bp的dna缠绕在核心组蛋白八聚体上形成的直径为11nm的盘状结构。关于核小体的组装、修饰及识别是表观遗传学的重要研究内容。但关于蛋白质与核小体复合体的晶体结构解析仍然是当今研究难点。此项研究选取了酵母中参与基因表达沉默的sir3蛋白,通过其n-端bah结构域与核小体复合体的晶体结构解析,定量地分析了n-端乙酰化修饰对sir3蛋白与核小体相互作用的影响,进而提高了对其基因沉默功能调控的认识。
酵母的交配型区(hm loci)及端粒区域是基因表达沉默的异染色质区域。一系列sir(silent information regulator)蛋白在这些区域的基因沉默中发挥重要的作用。其中sir3蛋白通过其n端bah (bromo adjacent homology)结构域与核小体及sir1的识别,促进sir3-sir4-sir2复合体参与的异染色质建立,导致hm等区域的基因表达沉默。
在整个silencer区域的覆盖,造成基因表达的*沉默。已知sir3蛋白的n端乙酰化修饰可加强其与核小体的识别,对其基因沉默的功能至关重要。研究人员成功表达了带n端乙酰化修饰的sir3bah蛋白,体外重构了酵母核小体核心颗粒(yncp),通过体外等温滴定实验证明了n-端乙酰化修饰显著提高了sir3bah与核小体的结合能力。解析了ac-sir3bah -yncp复合体及单独ac-sir3bah的晶体结构。
结构表明,一个ncp对称结合了两个ac-sir3bah蛋白。nα乙酰化的ala2残基并不直接与核小体相互作用,而是折回了sir3本身的一个疏水口袋,并通过与loop-3的相互作用,稳定了loop-3,并使其处于一种更利于核小体结合的构象。该研究揭示了n端乙酰化修饰调节sir3与核小体相互作用的结构机理,为真核生物普遍存在的蛋白质n段乙酰化修饰所蕴含的生物学意义给出了一个很好的阐释。
该项研究工作得到*、*和*的资助。
