组蛋白乙酰化酶参与细胞编程和重编程的分子机制

体细胞经诱导转化为iPS的过程中，全基因组水平上的组蛋白的乙酰化修饰是一种十分关键的表观遗传特征。细胞中负责的酶是p300、CBP及PCAF等一类组蛋白乙酰转移酶。这些酶如何被调控正成为目前研究的热点。病毒也利用改变寄主细胞的表观遗传密码而重编程寄主细胞，使之利于自身的生存和繁衍。最近的研究表明腺病毒的早期区域1A蛋白（E1A）能调动这些乙酰化酶重新设置寄主细胞的组蛋白乙酰化，导致一系列基因的表达而引起重编程。但E1A与p300及CBP作用的分子机制至今仍不清楚。本研究拟解析E1A与p300的复合体结构，综合运用生物化学和生物物理学等方法研究它们与功能的关系。该研究不仅可以加深理解腺病毒调控寄主细胞组蛋白乙酰化的过程，而且为探索iPS中的组蛋白的乙酰化调控机制提供一个可靠的分子基础，更有助于开发干细胞的诱导并用于临床治疗的方法。

体细胞经诱导转化为iPS的过程中，全基因组水平上的组蛋白的乙酰化修饰是一种十分关键的表观遗传特征。细胞中负责的酶是p300、CBP及PCAF等一类组蛋白乙酰转移酶。这些酶如何被调控正成为目前研究的热点。腺病毒的早期区域1A蛋白（E1A）能调节这些乙酰化酶重新设置寄主细胞的组蛋白乙酰化，而引起重编程。但E1A与p300及CBP作用的分子机制并不清楚。该研究拟解析E1A与p300的复合体结构，并用生物化学和生物物理等方法研究它们的相互作用。该研究不仅可以探索iPS中的组蛋白的乙酰化调控的分子机制，更有助于开发干细胞的诱导并用于临床治疗的方法。.依据计划我们成功的表达和纯化了p300/CBP的CH3结构域；并鉴定了E1A和p300/CBP结构域CH3之间的相互作用关系，证实了E1A具有两个结合p300的区域。第一是CR1，包括氨基酸35－86；第二是N端，包括氨基酸1－32。我们因此将分成两个部分来结晶p300／CBP和E1A的复合体。不巧的是，在该项目开展不久，Peter Wright小组用NMR解析的p300和E1A CR1的溶液结构（Ferreon et al, PNAS 2009, 106:13260)。他们没有能够解出E1A的N端与p300的结构。因此我们将主要放在p300和E1A的N端的复合体上。利用合成的多肽，通过一年左右的摸索，我们克服了p300一见E1A就沉淀的缺点，能够大量制备CH3/E1A复合体，但它们的结晶条件的摸索并不顺利。我们也探索了与E1A类似的HPV的E6和E7与p300的关系，也进行了结晶筛选，但结果不理想。因此我们利用几年来积累，成功的完成了p300和一个转录因子MEF2的复合体的结构，结果已经发表在NAR上。我们还开展了一些在该项目进行过程中需要的方法性的研究，这些工作也已经发表。最近我们开展了PCAF的HAT结构域直接被E1A调节的分子机制的研究，是该项目有力的补充。比较所观察到的p300和PCAF这两个蛋白与E1A结晶的情况，我们认为E1A可能结合p300的多个位点，甚至可能存在更多的非特异性的结合位点，这样使得它们的复合体存在大量的异源性，阻碍了它们的晶体的形成。这也解释了为什么这个关键而又有历史性的晶体结构近20年来都没有解决。我们将利用一些剩余的基金，继续攻克该项目，希望不久会取得突破。