转录抑制因子CDYL介导H3K27及H3K9甲基化酶的底物识别及生物学功能的研究

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，提示其参与染色质相关功能。组蛋白H3K27甲基化酶EZH2在基因转录抑制、胚胎发育、及肿瘤发生等多种生物过程中发挥重要作用，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可结合H3K27三甲基化组蛋白多肽，并直接与EZH2相互作用，提示CDYL可介导EZH2识别组蛋白底物，促使H3K27甲基化在核小体间传播。我们还发现CDYL可同时结合H3K9三甲基化组蛋白多肽及其相应的甲基化酶SUV39H1,提示CDYL也参与H3K9甲基化相关的染色质功能。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、乳腺癌发生发展中作用，并探讨CDYL是否参与H3K9甲基化所介导的异染色质形成。

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，提示其参与染色质相关功能。组蛋白H3K27甲基化酶EZH2在基因转录抑制、胚胎发育、及肿瘤发生等多种生物过程中发挥重要作用，但其本身并不能识别其组蛋白底物。我们的研究工作表明，CDYL可结合H3K27三甲基化组蛋白多肽，并直接与EZH2相互作用。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介导EZH2对其底物的识别，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。为了研究CDYL的体内靶基因及其与EZH2的体内靶基因的关系，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。RNAi沉默CDYL可以导致这些基因的上调，及EZH2在这些靶基因启动子的脱失，从而证实了CDYL是体内调控EZH2组蛋白修饰及转录调控功能重要因子。对CDYL细胞内靶基因进行GO分类表明，CDYL对于神经细胞发育相关基因可能具有重要的调控作用。在原代培养的大鼠神经元细胞中，CDYL可以抑制神经细胞的树突发生，并且这种抑制作用受其相互作用的HDAC2和EZH2的共同影响。