组蛋白去甲基化酶JARID1B的PHD1结构域及其与组蛋白复合物的结构和功能研究

JARID1B是2007年鉴定出来的一个新的组蛋白去甲基化酶，它能去组蛋白H3K4的一甲基、二甲基以及三甲基，在乳腺癌和前列腺癌的发生过程中起着重要的作用。JARID1B蛋白包括3个PHD（1个N端，两个C端）结构域。最近的研究表明PHD结构域能够识别组蛋白尾端的赖氨酸，发挥组蛋白密码解读器的功能，来调控基因的表达。一些去组蛋白甲基化酶的PHD结构域功能紊乱会导致包括癌症、免疫、神经紊乱以及血液系统疾病。本项目的目的是利用生化手段鉴定JARID1B的PHD1特异性识别何种组蛋白修饰，进而解析PHD1结构域以及与其识别的组蛋白的复合体结构，结合生化手段和细胞生物学的方法，来研究PHD1（本身存在与否，与组蛋白结合与否）对JARID1B酶活性的影响以及其识别组蛋白对乳腺癌、前列腺癌的调控机制。

本项目主要是研究JARID1B/KDM5B的第一个PHD1结构域的结构和功能，PHD结构域可以识别不同的组蛋白修饰，被认为是重要的组蛋白“reader"，已有报导PHD功能的紊乱导致癌症、神经紊乱以及血液系统疾病。我们已经通过多肽Pull-down和ITC技术检测到KDM5B的PHD1与未修饰的组蛋白有结合作用，我们通过核磁共振技术（NMR）得到了PHD1与未修饰的组蛋白多肽底物的结构，对结构进行分析，发现PHD1的结构与已经报导的PHD结构域有些微不同，我们鉴定了与结合相关的几个关键氨基酸位点（D308,L325,D328，W351）,通过多肽pull-down和ITC实验证明确认了结合位点。通过免疫荧光实验我们证明这些突变关键氨基酸影响JARID1B的细胞内去甲基化酶活性，我们还证明这些关键突变氨基酸位点对于KDM5B在细胞内调控靶基因的表达水平有影响。这些结果都表明KDM5B的PHD1结构域对其在体内的功能维持起着非常重要的作用。相关的结果已经发表在Protein Cell, Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun以及复旦学报（医学版）上。