布魯斯錐蟲(chóng)精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶6和7的結(jié)構(gòu)與酶活研究.pdf

1、精氨酸甲基化在基因表達(dá)調(diào)控，RNA代謝，細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及DNA修復(fù)等過(guò)程中發(fā)揮重要的作用。這個(gè)過(guò)程是由精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶催化（PRMT）的，以腺苷甲硫氨酸(AdoMet)為甲基供體，生成腺苷高半胱氨酸(AdoHcy)和甲基化精氨酸。根據(jù)甲基化精氨酸產(chǎn)物的不同，精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶被分為Ⅰ類，Ⅱ類和Ⅲ類。
　　TbPRMT6是哺乳動(dòng)物PRMT6在布魯斯錐蟲(chóng)中的同源物，TbPRMT6和人源PRMT6具有31％的序列同源度。TbPRMT6在克魯

2、斯士錐蟲(chóng)和碩大什曼原蟲(chóng)中也都有同源物，同源率分別高達(dá)57％和47％。TbPRMT6的N-端缺少核定位的信號(hào)肽，所以絕大部分的TbPRMT6定位于細(xì)胞核中，只有一少部分存在于細(xì)胞質(zhì)中。與TbPRMT1，TbPRMT5和TbPRMT7寬泛的底物特異性不同，TbPRMT6具有較窄的底物特異性，包括小牛胸腺組蛋白H3，H4和自己本身。在之前的報(bào)道中，刪除TbPRMT1，TbPRMT5和TbPRMT7對(duì)錐蟲(chóng)的生長(zhǎng)沒(méi)什么影響。雖然TbPRMT6體內(nèi)

3、的底物還沒(méi)有被鑒定，但是TbPRMT6的缺失引起錐蟲(chóng)細(xì)胞生長(zhǎng)速率的下降，說(shuō)明TbPRMT6對(duì)錐蟲(chóng)的細(xì)胞生長(zhǎng)有重要的作用。此外，TbPRMT6的刪除還導(dǎo)致細(xì)胞分裂缺陷，這說(shuō)明TbPRMT6也可能在錐蟲(chóng)的細(xì)胞分裂中發(fā)揮重要的作用。為了研究TbPRMT6的結(jié)構(gòu)，我們解析了TbPRMT6和TbPRMT6-AdoHcy復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。與之前解析的第Ⅰ類PRMTs的結(jié)構(gòu)相比，TbPRMT6展示出多個(gè)不同的結(jié)構(gòu)特征，包括四段插入序列，β15的缺失和獨(dú)特

4、的二聚手臂。通過(guò)對(duì)TbPRMT6和TbPRMT6-AdoHcy的結(jié)構(gòu)比較，我們發(fā)現(xiàn)AdoHcy的結(jié)合引起TbPRMT6活性位點(diǎn)附近的構(gòu)象調(diào)整。我們用等溫滴定量熱實(shí)驗(yàn)證明AdoHcy引起的構(gòu)象調(diào)整對(duì)TbPRMT6結(jié)合底物小肽起到關(guān)鍵的作用。免疫印跡和質(zhì)譜學(xué)的結(jié)果表明TbPRMT6在體外可以對(duì)稱性二甲基化牛組蛋白H4R3，但是不能催化錐蟲(chóng)組蛋白的小肽。
　　TbPRMT7是哺乳動(dòng)物PRMT7在布魯斯錐蟲(chóng)中的同源物，TbPRMT7和人源

5、PRMT7有27.7％的同源度。TbPRMT7是第一個(gè)被清晰地表征的第Ⅲ類PRMT。更重要的是，TbPRMT7缺少C-端的AdoMet結(jié)合結(jié)構(gòu)域并展現(xiàn)出很強(qiáng)的酶活，使得TbPRMT7成為一個(gè)很好的體系來(lái)研究第Ⅲ類PRMTs獨(dú)特的產(chǎn)物特異性。為了理解TbPRMT7嚴(yán)格的單甲基化活性的起源，我們解析了TbPRMT7酶活結(jié)構(gòu)域和AdoHcy及小肽底物H41-21的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。在活性口袋中，H41-21的靶標(biāo)精氨酸R3的胍基和TbPRMT7的殘

6、基E172，E181和Q329形成五個(gè)氫鍵。這五個(gè)氫鍵把R3的側(cè)鏈胍基固定在活性口袋中，使Nη2原子處于適合對(duì)AdoMet上的S-甲基發(fā)起親核攻擊的位置。TbPRMT7的酶活口袋比可以生產(chǎn)二甲基精氨酸的第Ⅰ類和第Ⅱ類PRMTs的口袋都要窄一些。ITC實(shí)驗(yàn)顯示單甲基化的小肽H4R3me11-21與TbPRMT7結(jié)合的親和力比非修飾的底物小肽H41-21的親和力降低了大約30倍。結(jié)構(gòu)模擬顯示在TbPRMT7的催化口袋中，MMA上的甲基和周圍