蛋白质上海设施用户揭示表观遗传调控核心复合物PRC2招募到基因组上重要位点的分子机制
时间 : 2017-09-14     

201797日,国际顶级学术期刊《自然》(Nature)在线刊登了国家蛋白质科学研究(上海)设施五线六站用户北京师范大学生命科学学院王占新课题组题为“Polycomb-like proteins link the PRC2 complex to CpG islands”的文章,报道了该研究组关于PCL家族蛋白调控PRC2复合物在染色质上定位的机理研究上的突破性进展。PCL家族蛋白是PRC2复合物的结合蛋白,该研究首次发现PCL家族蛋白的EH结构域识别含有非甲基化CpG序列的DNA元件,并通过结构生物学的方法揭示了PCL蛋白家族成员(PHF1MTF2)识别这种特定DNA元件以及识别含有H3K36me3修饰的组蛋白的分子机理。在体内,非甲基化CpG序列的DNA主要出现在基因组的CpG岛上,王占新实验室通过与哈佛大学施扬教授实验室合作,发现在小鼠胚胎干细胞内PCL家族蛋白成员通过对基因组上非甲基化CpG序列的特异识别,帮助PRC2复合物招募到染色质的CpG岛上。该研究首次发现并证实了PCL家族蛋白是连接PRC2CpG岛的纽带,该工作为PRC2复合物在染色质上CpG岛特异的招募提供了直接的实验证据,解决了困惑人们多年的关于PRC2在染色质上选择性定位的这一重要问题,为进一步理解PCL家族蛋白在PRC2复合物中的生理功能,以及靶向与PRC2相关疾病开辟了一个全新的思路。 

蛋白质上海设施五线六站针对本研究结果中的相关结构生物学工作提供了重要的技术支持,该工作中PCL蛋白与DNA二元复合物或者与DNA和组蛋白三元复合物的晶体衍射数据都是在BL18U1/BL19U1线站收集的。这些复合物的晶体最初的衍射都较弱,为了能够获得较高分辨率的衍射数据,实验室通过不断的对晶体进行优化并多次前往线站进行衍射数据的收集,最终获得了PHF1/DNA二元复合物以及PHF1/DNA/histoneMTF2/DNA/histone三元复合物的高分辨率衍射数据,这极大的推动了该项目的完成。此外,线站提供了良好的配套设施保障了数据收集期间的各项需求,线站工作人员随时快速准确地解决相关设备设施的机械问题,对项目的顺利进行有着重要的辅助作用。 

该研究由北京师范大学生命科学学院的青年千人王占新领导的团队经历4年多的辛苦工作得以完成,参与合作的实验室有哈佛大学医学院的施扬教授实验室、Martha Bulyk教授实验室和Memorial Sloan-Kettering Cancer CenterDinshaw J. Patel教授实验室。王占新实验室的博士生李豪杰和蒋君翊以及哈佛大学医学院施扬教授实验室的博士后Robert Liefke为本文的共同第一作者,王占新教授为通讯作者,北京师范大学为第一完成单位。该工作得到了国家自然科学基金、北京市自然科学基金、北京师范大学自主科研基金以及“青年千人”启动基金的资助,蛋白质上海设施五线六站和北京师范大学分析技术中心等为该研究提供了重要的技术支持。 

    

  论文链接: https://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/pdf/nature23881.pdf 

  

 

  附图1PCL家族蛋白介导PRC2复合物结合到染色质的CpG岛上 

(上海设施提供)