轉(zhuǎn)錄因子SATB1特異性結(jié)合DNA的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)研究.pdf

1、SATB1(special AT-rich binding protein1)是一種真核細(xì)胞中的染色質(zhì)管家和轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，在胸腺的發(fā)育和T細(xì)胞的成熟中發(fā)揮重要的作用，并可以促進(jìn)多種腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和侵襲。SATB1通過結(jié)合真核基因啟動(dòng)子和調(diào)節(jié)元件中富含AT堿基的MAR/BUR(matrix attachment region/base-unpairing region)序列，將這些特異性的DNA片段錨定在核基質(zhì)(nuclear matir

2、x)上，以管理染色質(zhì)的高級(jí)構(gòu)象，進(jìn)而在整體水平調(diào)控真核基因的表達(dá)。
　　然而，作為關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子和腳手架蛋白，SATB1結(jié)合DNA的分子機(jī)制尚不十分清楚。此外，SATB1的自身多聚化對(duì)于其結(jié)合目標(biāo)DNA十分重要，而多聚化的機(jī)制也缺乏清晰的描述。因此，在本文中，我們通過結(jié)構(gòu)生物學(xué)和生物化學(xué)的方法，對(duì)SATB1的多聚化及DNA結(jié)合機(jī)制進(jìn)行了研究。
　　首先，我們利用晶體學(xué)的方法解析了SATB1氨基端多聚化結(jié)構(gòu)域的三維結(jié)構(gòu)。該

3、多聚化結(jié)構(gòu)域與泛素(ubiquitin)結(jié)構(gòu)域極為相似，而非之前認(rèn)為的PDZ結(jié)構(gòu)域。這個(gè)多聚化的結(jié)構(gòu)域被命名為ULD(ubiquitin-like domain)結(jié)構(gòu)域。通過進(jìn)一步的生化研究，我們發(fā)現(xiàn)SATB1利用ULD結(jié)構(gòu)域在水溶液中形成穩(wěn)定的四聚體，并且四聚化在SATB1對(duì)特異性DNA序列的結(jié)合中發(fā)揮重要的作用。此外，等溫?zé)岬味?ITC)實(shí)驗(yàn)顯示，SATB1四聚體可以同時(shí)結(jié)合兩段目標(biāo)DNA?；谝陨蠑?shù)據(jù)，我們提出了一個(gè)SATB1通過

4、組織染色質(zhì)高級(jí)構(gòu)象調(diào)控真核基因表達(dá)的分子模型。在這個(gè)模型中，SATB1可以直接結(jié)合啟動(dòng)子區(qū)域的MAR/BUR序列，對(duì)基因進(jìn)行局部的表達(dá)調(diào)控;或者介導(dǎo)染色質(zhì)環(huán)形成，以實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)距離基因的同步調(diào)控。
　　接下來，我們又通過晶體學(xué)方法獲得另外一個(gè)SATB1氨基端模塊的三維結(jié)構(gòu)。這個(gè)氨基端的分子模塊包括一個(gè)ULD結(jié)構(gòu)域和一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的CUT結(jié)構(gòu)域。這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的CUT結(jié)構(gòu)域被命名為CUTL(CUT-like)結(jié)構(gòu)域。生化實(shí)驗(yàn)顯示，SATB1的氨

5、基端區(qū)域，SATB1(1-248)，可以特異性的結(jié)合目標(biāo)DNA，該區(qū)域包含SATB1氨基端起始的70個(gè)氨基酸和ULD-CUTL串聯(lián)結(jié)構(gòu)域。而CUTL結(jié)構(gòu)域中關(guān)鍵氨基酸的突變會(huì)破壞SATB1(1-248)對(duì)DNA的結(jié)合能力。進(jìn)一步研究表明，與之前報(bào)道的CUT1、CUT2及HD串聯(lián)結(jié)構(gòu)域一樣，CUTL結(jié)構(gòu)域?qū)τ谌L(zhǎng)SATB1識(shí)別并結(jié)合特異性DNA片斷同樣具有極為重要的貢獻(xiàn)?；谶@些研究，我們提出了一個(gè)SATB1在多個(gè)結(jié)構(gòu)域的協(xié)同下，識(shí)別并結(jié)