转录辅因子PCAF/GCN5和腺病毒E1A复合体结构研究

PCAF(p300/CBP associating factor)和GCN5是一类至关重要的修饰酶。它们负责核内组蛋白和细胞质内非组蛋白的乙酰化修饰。但人们对PCAF/GCN5 如何调控自身和其他蛋白质的乙酰化却知之甚少。我们首先解析了PCAF同源二聚体的晶体结构，并证明PCAF二聚体可能是机体内存在的主要形式。我们也证明腺病毒E1A能直接结合PCAF的催化功能域并抑制它的酶活性。并得到了PCAF/E1A复合体结晶的衍射数据。因此，本计划以晶体结构为主，生化实验及细胞学实验为辅，在解析PCAF／E1A或GCN5/E1A复合体的结构的基础上，研究PCAF/GCN5的酶活性的调控机制，从而阐明PCAF/GCN5的酶活性与组蛋白及核小体的乙酰化的关系。这项研究将为开发治愈癌症、心血管疾病等重大疾病的小分子或多肽药物提供强有力的理论基础。

p300/CBP相关因子PCAF（p300/CBP associated factor）作为组蛋白乙酰转移酶的重要成员，负责核内组蛋白和胞质内非组蛋白的乙酰化修饰，在细胞周期、肿瘤发生、信号转导等过程中发挥重要作用。但人们对PCAF乙酰化机制知之甚少。腺病毒早期区域1A蛋白E1A（The adenovirus early region 1A）调控PCAF乙酰转移酶 HAT（histone acetyltransferase）活性，但具体的调控机制仍存在争议。该研究拟解析E1A与PCAF复合体结构及其互作模式，既探索E1A抑制PCAF HAT活性的调控机制，也为开发治愈癌症等重大疾病的小分子或多肽药物提供理论支持。. 依据计划我们成功纯化了PCAF及其同源蛋白GCN5的HAT结构域，并鉴定了E1A与HAT的关键结合位点。有报道表明E1A CR1 (Conserved region 1)与PCAF HAT互作，而我们证明E1A无规则但相对保守的N端组成的cNM结构域（Conserved N-terminal Motif，1-33）与HAT有更高的亲和力，并通过疏水性作用力介导。cNM竞争性地结合到Acetyl-CoA结合口袋，抑制HAT活性。然而，cNM与HAT的亲和力小于Acetyl-CoA，抑制能力低于E1A（1-126）。经过三年的摸索，我们克服了PCAF和E1A混合沉淀的困难，得到高分辨率HAT-cNM晶体，但解析结果并未发现E1A电子密度图。我们认为E1A（1-126）可能存在非特异性和一些依赖于盐浓度的结合位点，复合体有大量异源性，阻碍晶体的形成。而cNM与HAT亲和力低，不足以形成稳定的复合物。因此我们通过计算机模拟了PCAF HAT与E1A cNM的对接模型（docking model）和点突变实验共同阐述了E1A通过与Acetyl-CoA竞争性地结合PCAF抑制HAT活性。目前这些结果正在审稿中。为了补充分子结构的信息，我们正在努力用NMR来探索PCAF和E1A结合的实验模型。另外，我们还解析了PCAF HAT结构域的晶体结构，表明其是以二聚体的形式存在，该研究成果已经发表在BMC Structural Biology上。