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細胞的成熟中發(fā)揮重要的作用，并可以促進多種腫瘤細胞的生長和侵襲。SATB1通過結(jié)合真核基因啟動子和調(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)的高級構(gòu)象，進而在整體水平調(diào)控真核基因的表達。
　　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的分子機制尚不十分清楚。此外，SATB1的自身多聚化對于其結(jié)合目標(biāo)DNA十分重要，而多聚化的機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SATB1的多聚化及DNA結(jié)合機制進行了研究。
　　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，而非之前認為的PDZ結(jié)構(gòu)域。這個多聚化的結(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)實驗顯示，SATB1四聚體可以同時結(jié)合兩段目標(biāo)DNA?；谝陨蠑?shù)據(jù)，我們提出了一個SATB1通過

4、組織染色質(zhì)高級構(gòu)象調(diào)控真核基因表達的分子模型。在這個模型中，SATB1可以直接結(jié)合啟動子區(qū)域的MAR/BUR序列，對基因進行局部的表達調(diào)控;或者介導(dǎo)染色質(zhì)環(huán)形成，以實現(xiàn)對遠距離基因的同步調(diào)控。
　　接下來，我們又通過晶體學(xué)方法獲得另外一個SATB1氨基端模塊的三維結(jié)構(gòu)。這個氨基端的分子模塊包括一個ULD結(jié)構(gòu)域和一個新發(fā)現(xiàn)的CUT結(jié)構(gòu)域。這個新發(fā)現(xiàn)的CUT結(jié)構(gòu)域被命名為CUTL(CUT-like)結(jié)構(gòu)域。生化實驗顯示，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)鍵氨基酸的突變會破壞SATB1(1-248)對DNA的結(jié)合能力。進一步研究表明，與之前報道的CUT1、CUT2及HD串聯(lián)結(jié)構(gòu)域一樣，CUTL結(jié)構(gòu)域?qū)τ谌LSATB1識別并結(jié)合特異性DNA片斷同樣具有極為重要的貢獻。基于這些研究，我們提出了一個SATB1在多個結(jié)構(gòu)域的協(xié)同下，識別并結(jié)