表观遗传调控蛋白hDPY-30和Ash2L的结构与功能研究

在酵母和人体内发现了多种含SET-domain的组蛋白H3K4甲基化酶复合物，hDPY-30和 Ash2L蛋白是这些复合物的核心亚单位，它们之间有相互作用且参与染色质水平上的表观遗传调控。hDPY-30蛋白参与剂量补偿调控，而Ash2L蛋白参与肿瘤和白血病的发生，以及个体发育中造血和神经干细胞的再生过程。目前，关于 hDPY-30的剂量补偿机制， Ash2L调控甲基化酶活的机制，以及这两种机制之间的关系还不十分清楚，也未见其三维结构的报道。我们计划从结构生物学的角度研究hDPY-30和Ash2L以及它们复合物的晶体结构与功能的关系，为此我们已收集了hDPY-30的母体衍射数据，并且实验求证了hDPY-30与Ash2L的相互作用。在此基础上本项目将完成DPY-30家族的第一个精细的三维结构，争取解析Ash2L或者它们复合物的晶体结构。为探索它们在表观遗传调控中的意义提供结构基础和线索。

从酵母到哺乳动物，负责组蛋白H3K4甲基化修饰的SET1 和 MLL-like (mixed-lineage leukemia protein) 复合物除了特征性的SET结构域，还包含有多个进化上保守的蛋白质亚基: WDR5（Cps30 in yeast），RbBP5(Cps50)，Ash2l (Cps60), Dpy30(Cps25),因此该复合物被称为SET/MLL COMPASS (multiprotein complex associated with SET1)。其中DPY30是所有COMPASS复合物中共有的亚基，它的缺失会极大地影响COMPASS对H3K4的三甲基化水平。然而目前认为MLL/SET COMPASS能对组蛋白H3K4进行mono-， di-， tri-甲基化的精确调控的机制是通过一个PHE/TYR转换模型：即在SET结构域的活性位点是氨基酸Phe或者Tyr来决定MLL/SETCOMPASS对H3K4的单甲基化，二甲基化，或者三甲基化水平。本项目中，我们解析了DPY30的晶体学三维结构，结合生化实验深入分析了它对于H3K4的甲基化的调控作用。我们的结构和生化实验结果表明DPY30以四聚体的方式结合两分子的靶蛋白。这个结果符合最近发表的一个3D的电镜模型以及得到前人的一些生化实验结果的支持。DPY30四聚体内部两个二体之间的相互运动会导致三种不同的结合靶蛋白的构象，可分别结合0,1,2个靶蛋白。我们猜测在细胞分化的过程中，DPY30的不同构象有助于更好的调控COMPASS对基因调控位点的甲基化，这是一个不同于已有观点的调控模式。