組蛋白乙醯化酶參與細胞編程和重編程的分子機制

《組蛋白乙醯化酶參與細胞編程和重編程的分子機制》是依託廈門大學，由韓愛東擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：組蛋白乙醯化酶參與細胞編程和重編程的分子機制
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：韓愛東
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

體細胞經誘導轉化為iPS的過程中，全基因組水平上的組蛋白的乙醯化修飾是一種十分關鍵的表觀遺傳特徵。細胞中負責的酶是p300、CBP及PCAF等一類組蛋白乙醯轉移酶。這些酶如何被調控正成為目前研究的熱點。病毒也利用改變寄主細胞的表觀遺傳密碼而重編程寄主細胞，使之利於自身的生存和繁衍。最近的研究表明腺病毒的早期區域1A蛋白（E1A）能調動這些乙醯化酶重新設定寄主細胞的組蛋白乙醯化，導致一系列基因的表達而引起重編程。但E1A與p300及CBP作用的分子機制至今仍不清楚。本研究擬解析E1A與p300的複合體結構，綜合運用生物化學和生物物理學等方法研究它們與功能的關係。該研究不僅可以加深理解腺病毒調控寄主細胞組蛋白乙醯化的過程，而且為探索iPS中的組蛋白的乙醯化調控機制提供一個可靠的分子基礎，更有助於開發幹細胞的誘導並用於臨床治療的方法。

結題摘要

體細胞經誘導轉化為iPS的過程中，全基因組水平上的組蛋白的乙醯化修飾是一種十分關鍵的表觀遺傳特徵。細胞中負責的酶是p300、CBP及PCAF等一類組蛋白乙醯轉移酶。這些酶如何被調控正成為目前研究的熱點。腺病毒的早期區域1A蛋白（E1A）能調節這些乙醯化酶重新設定寄主細胞的組蛋白乙醯化，而引起重編程。但E1A與p300及CBP作用的分子機制並不清楚。該研究擬解析E1A與p300的複合體結構，並用生物化學和生物物理等方法研究它們的相互作用。該研究不僅可以探索iPS中的組蛋白的乙醯化調控的分子機制，更有助於開發幹細胞的誘導並用於臨床治療的方法。 依據計畫我們成功的表達和純化了p300/CBP的CH3結構域；並鑑定了E1A和p300/CBP結構域CH3之間的相互作用關係，證實了E1A具有兩個結合p300的區域。第一是CR1，包括胺基酸35－86；第二是N端，包括胺基酸1－32。我們因此將分成兩個部分來結晶p300／CBP和E1A的複合體。不巧的是，在該項目開展不久，Peter Wright小組用NMR解析的p300和E1A CR1的溶液結構(Ferreon et al, PNAS 2009, 106:13260)。他們沒有能夠解出E1A的N端與p300的結構。因此我們將主要放在p300和E1A的N端的複合體上。利用合成的多肽，通過一年左右的摸索，我們克服了p300一見E1A就沉澱的缺點，能夠大量製備CH3/E1A複合體，但它們的結晶條件的摸索並不順利。我們也探索了與E1A類似的HPV的E6和E7與p300的關係，也進行了結晶篩選，但結果不理想。因此我們利用幾年來積累，成功的完成了p300和一個轉錄因子MEF2的複合體的結構，結果已經發表在NAR上。我們還開展了一些在該項目進行過程中需要的方法性的研究，這些工作也已經發表。最近我們開展了PCAF的HAT結構域直接被E1A調節的分子機制的研究，是該項目有力的補充。比較所觀察到的p300和PCAF這兩個蛋白與E1A結晶的情況，我們認為E1A可能結合p300的多個位點，甚至可能存在更多的非特異性的結合位點，這樣使得它們的複合體存在大量的異源性，阻礙了它們的晶體的形成。這也解釋了為什麼這個關鍵而又有歷史性的晶體結構近20年來都沒有解決。我們將利用一些剩餘的基金，繼續攻克該項目，希望不久會取得突破。