CDYL介导H3K27甲基化酶EZH2的组蛋白识别及二者在乳腺癌发生中的机理研究

CDYL是近年来发现的在多种组织中广泛表达的具有显著转录抑制功能的蛋白，但对其分子机理及细胞生物学功能的研究还远未深入。CDYL含有具有染色质识别功能的重要结构域chromodomain，提示其与介导染色质结合相关。组蛋白H3K27甲基化酶EZH2在胚胎发育、异染色质形成及肿瘤发生等多种生物过程中发挥重要功能，但其本身并不能识别其组蛋白底物。我们的前期工作表明，CDYL可以与H3K27三甲基化的组蛋白多肽直接结合，并与EZH2存在直接相互作用，提示CDYL可能是介导EZH2识别组蛋白底物，介导H3K27甲基化在核小体间传播的重要桥梁。我们将深入研究CDYL与EZH2相互作用的分子机制及其在基因转录抑制性调控中的生物学功能，并进一步探讨二者在乳腺癌发生发展中的作用机理。

CDYL是近年来发现的在多种组织中广泛表达的具有显著转录抑制功能的蛋白，但对其分子机理及细胞生物学功能的研究还远未深入。CDYL含有具有染色质识别功能的重要结构域chromodomain，提示其与介导染色质结合相关。PRC2复合体由EZH2, SUZ12及EED三个核心蛋白组分构成，催化组蛋白H3K27三甲基化。EZH2是PRC2复合体中具有甲基化酶活性的中心组分，在胚胎发育、异染色质形成及肿瘤发生等多种生物过程中发挥重要功能。EZH2本身并不能识别其组蛋白底物，因此其发挥活性的机制是表观遗传学领域中的重要课题。我们对CDYL与PRC2复合体的相互作用及其功能进行了深入探讨，发现CDYL与EZH2之间存在直接的相互作用，并证明CDYL可以直接和H3K9及H3K27的二、三甲基化直接结合。在此基础上，我们验证了在抑制性的组蛋白修饰信号传递过程当中，CDYL可以起到桥梁的作用连接EZH2及其底物，促使抑制性的信号在相邻核小体间的迅速传播。我们在昆虫细胞中成功纯化了具有功能活性的CDYL及PRC2蛋白复合体，并在体外重组了核小体底物。通过一系列的体外甲基化实验，证实CDYL可以显著增强PRC2复合体对于多聚核小体而非单核小体的甲基化酶活性，在分子水平上揭示了CDYL与PRC2复合体相互作用的意义。我们进行了乳腺癌M7细胞的CDYL全基因组的ChIP-sequencing实验。将该结果与已发表的一些EZH2经典靶基因做比较，表明CDYL确实参与了部分EZH2的靶基因的调控。这一部分的工作已正式发表于2011年12月的Journal of Biological Chemistry杂志。