去甲基化酶JMJD6與DNA相互作用研究以及糖基轉(zhuǎn)移酶的初步結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究.pdf

1、核小體結(jié)構(gòu)外的伸出的N端“尾巴”是許多修飾發(fā)生的位置，比如磷酸化、乙?；?、泛素化、Sumo化、糖基化、甲基化、ADP-核糖基化等等。這些修飾在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方面具有非常重要的作用，比如磷酸化和去磷酸化的過程就起著信號調(diào)控的控制開關(guān)的作用。但是在很長一段時(shí)間內(nèi)，甲基化修飾卻被認(rèn)為是單向的、不可逆轉(zhuǎn)的。直到去甲基化酶的發(fā)現(xiàn)和鑒定，才改變了人們對甲基化作用是單向不可逆轉(zhuǎn)的認(rèn)識。事實(shí)上，組蛋白的甲基化和去甲基化是一個(gè)可逆的過程，這個(gè)過程可以通過甲基化

2、酶和去甲基化酶來調(diào)控實(shí)現(xiàn)。
　　 JMJD6蛋白是一個(gè)在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、染色質(zhì)重塑、細(xì)胞分化、細(xì)胞凋亡、組織器官發(fā)育等等方面都具有很重要調(diào)控功能的蛋白。它于2007年被報(bào)道具有精氨酸去甲基化酶活性，能夠在體外催化組蛋白H3第二位的精氨酸和組蛋白H4第三位的精氨酸的去甲基化過程。而2009年的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)JMJD6可以催化U2AF65的第15位的賴氨酸和滴276位的賴氨酸發(fā)生羥基化，進(jìn)而參與調(diào)控RNA剪接過程。直到今天，對于JMJD

3、6的功能，依然存在許多疑問。
　　 在這篇論文里，我們采用采用大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)表達(dá)了JMJD6全長和包含1-138位氨基酸的N端結(jié)構(gòu)域，經(jīng)純化并結(jié)合凝膠阻滯實(shí)驗(yàn)和表面等離子體共振實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了這個(gè)蛋白可以以非特異性結(jié)合的方式和DNA結(jié)合，并且證實(shí)了位于N端的1-138位氨基酸能夠結(jié)合DNA，同時(shí)我們的證據(jù)表明JMJD6的C端的結(jié)構(gòu)的存在對于JMJD6與DNA的相互作用可能具有抑制作用，由此我們提出假設(shè)，JMJD6本身具有一種調(diào)節(jié)和

4、DNA結(jié)合的自我調(diào)控機(jī)制。
　　 糖基化反應(yīng)是普遍存在于自然界的一種反應(yīng)，不論是原核生物還是真核生物，這種生化反應(yīng)都具有非常重要的作用。
　　 糖基化反應(yīng)由一種名為糖基轉(zhuǎn)移酶的蛋白質(zhì)催化，反應(yīng)過程包括糖基供體的識別與結(jié)合和糖基受體的識別與結(jié)合。糖基轉(zhuǎn)移酶廣泛存在于細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器內(nèi)，比如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，在生物體內(nèi)，糖基轉(zhuǎn)移酶參與了體內(nèi)的許多重要的生物活性物質(zhì)的合成，比如糖蛋白、糖脂中糖鏈的合成。它催化被活化了的糖，通常是

5、二磷酸核苷NDP-糖，把它們連接到不同的受體分子，比如蛋白、核酸、脂以及小分子上，完成糖基化加工，從而實(shí)現(xiàn)它們的生物學(xué)功能。糖基化的產(chǎn)物具有很多生物學(xué)功能，因此，糖基轉(zhuǎn)移酶的表達(dá)和活性的變化都會(huì)對生物體的生命活動(dòng)產(chǎn)生重大的影響，它的表達(dá)和活性的變化和很多疾病都有密切的聯(lián)系，并且可以作為一些疾病的診斷標(biāo)志。
　　 由于糖基轉(zhuǎn)移酶在生物體內(nèi)的重要意義，使得它在新藥開發(fā)領(lǐng)域一直受到廣泛的關(guān)注。但是，由于糖基轉(zhuǎn)移酶的多樣性和已經(jīng)解析結(jié)構(gòu)

6、的糖基轉(zhuǎn)移酶的數(shù)量不多，目前的研究對糖基轉(zhuǎn)移酶這個(gè)龐大的家族僅有初步的了解。伴隨著功能研究的深入，解析糖基轉(zhuǎn)移酶的結(jié)構(gòu)成為深入研究糖基轉(zhuǎn)移酶功能和作用機(jī)制以及開發(fā)小分子抑制劑的迫切需求。
　　 在這篇論文里，我們成功表達(dá)了來源于海洋微生物的糖基轉(zhuǎn)移酶Ami-G1ycosyltransferase，并且通過親和層析和離子交換層析純化出了純度很高的蛋白質(zhì)，利用凝膠層析和Native膠對蛋白狀態(tài)進(jìn)行了分析之后，我們進(jìn)行了晶體的初級篩選