賴氨酸乙酰轉移酶KAT8的入核轉運及與細胞核輸入蛋白IMPα相互作用的結構機理研究.pdf

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

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

3、能是通過對H4 K16的乙?；瘜崿F(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)揮都是在細胞核內進行的，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，從而可以為細胞周期調控、DNA損傷應答、細胞凋亡等活動的靶向藥物設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移酶KAT8可能借助核質蛋白轉運系統(tǒng)進行轉運。隨后我們純化、結晶并解析出了2.3(A)條件下His-IMPα1(70-499)& IMPα1(121-169)復合物的晶體結構。晶體結構顯示KAT8以兩段NLS多肽序列分別結合到了IMPα1上的主要結合位點Major site和次要結合位點Minor site上。結合在次要結合位點Minor site上的KAT8 NLS采取了類似于核內RNA解螺旋酶G

5、uα NLS等的結構模式，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KAT8與IMPα1的結合發(fā)揮了重要作用，在另一方面也驗證了所得結構的合理性。由于KAT8與IMPα1間不同尋常的結合方式，KAT8&IMPα1復合物的當前結構將方便我們設