組蛋白乙?；D移酶TIP60動力學和可塑性的分子機制解析.pdf

1、蛋白質的 SUMO 化修飾一種快速、可逆和簡單易行的改變蛋白功能的機制。通過一系列酶促調控的生物化學級聯反應，SUMO 共價結合到底物特定的賴氨酸殘基上以調控蛋白質的功能。底物的 SUMO 化修飾涉及到多種細胞生物學功能，包括轉錄調控、信號傳導、DNA 損傷修復、維持基因組完整性和染色質重建等。 細胞生物學的一個基本問題是細胞如何在各種脅迫條件下維持基因組的穩(wěn)定性。盡管許多研究表明組蛋白乙?；D移酶 TIP60 通過對組蛋白的乙

2、?；腿旧|重建調控了 DNA 損傷修復，然而對 UV 照射脅迫下 TIP60 依賴的DNA 損傷應答的機制卻知之甚少。為了全面地分析 UV 照射下調控 TIP60 功能的相互作用蛋白，我們利用基于質譜鑒定的比較蛋白質組學技術系統(tǒng)分析了UV 照射下和“活性” TP60 選擇性結合的蛋白，結果表明在UV照射誘導的TIP60復合物中存在一個尚未被揭示的 SUMO 化修飾的蛋白質調控網絡，暗示了 TIP60 在 UV 照射下被 SUMO 化修

3、飾的可能。計算生物學預測和生化分析表明 TIP60 的羧基端存在兩個高度保守的 SUMO-1 共價結合位點K430和K451。SUMO 化修飾的 TIP60 在 UV 照射下被重新定位到 PML NBs 上，而喪失 SUMO 化修飾能力的 TIP60 突變體則不能定位到 PML NBs 上。SUMO化的 TIP60 招募 p53 定位到 PML NBs 上并順式激活了 p53 依賴的基因表達，因此 p21 的表達以 TIP60 SUMO

4、 化依賴的方式在 UV 照射下被激活，并由此導致細胞 G1/S 的阻斷。抑制 TIP60 的 SUMO 化破壞了 p53 依賴的DNA 損傷反應，而 SUMO 化的 TIP60 在體內和體外都表現為 HAT 活性的上升，并且這種 TIP60 SUMO 依賴的 HAT 活性的上調是激活 UV 照射脅迫下ATR/Chk1/p53 的信號通路的必要條件，因此本研究為 TIP60 如何參與 UV 照射誘導的 DNA 損傷信號傳遞和 DNA 損傷

5、修復提供了一種可能的機制。 底物的 Ub 化和 SUMO 化是一對化學反應機理相似而功能不同的翻譯后修飾方式。研究表明 TIP60 是一個 Ub 化依賴的選擇性降解底物，UV 照射抑制了 TIP60 的 Ub 化降解，然而 UV 照射脅迫下 TIP60 表達穩(wěn)定的機理沒有得到充分的闡明。本論文報道了 TIP60 的 SUMO 化修飾隨 UV 照射下降解抑制程度的提高而上升，UV 照射誘導的 SUMO 修飾促進了 TIP60 在核

6、仁中大量的聚集，并且這種聚集在添加 Ub 化抑制劑 MG132 的條件下變得更為明顯，暗示了 SUMO 化修飾通過抑制 TIP60 的降解穩(wěn)定了 TIP60 的表達，并且核仁作為 TIP60 Ub 化降解和 DNA 損傷應答的場所調節(jié)了 TIP60 的功能。 TIP60 HAT 活性在 UV 誘導的 DNA 損傷下被上調，導致組蛋白 H2A 的乙?；缴仙?，并促進了 ATM 在 Ser1981 的磷酸化，活化的 ATM PS1981

7、隨后激活了 p53 Ser15 和 Ser20 的磷酸化，從而表明 TIP60 SUMO 化修飾是DNA 損傷脅迫下 ATM 活化的廣譜性機制。 PML3 是 PML NBs 的主要結構性蛋白，它對于維持 PML NBs 的完整性和調節(jié) PML NBs 的功能方面是必須的。綜合生化分析和細胞學技術，我們發(fā)現PML3 在調控 TIP60 的功能方面的重要作用。PML3 特異性的招募了 TIP60 重新定位到 PML NBs 上，并且這種招

8、募依賴于 PML3 的 SUMO 化修飾。PML3在體內和 TIP60 氨基端 1～364Aa 區(qū)域發(fā)生相互作用，該區(qū)域也負責了 TIP60 的PML NBs 的定位。免疫共沉降的分析表明，PML3 羧基端 480～633Aa 區(qū)域特異性的和 TIP60 相互作用。此外，我們發(fā)現 PML3 通過抑制 Mdm2 介導的TIP60 Ub 化降解而保護了 TIP60 的穩(wěn)定性，其分子機制為 PML3 在體內通過和 Mdm2 競爭性結合 TIP