DNA-PKcs促进H2A-H2A.Z置换活性的生物学功能研究
发布时间：2021-01-14 13:48
真核细胞中的染色质重塑复合物是一类ATP依赖的染色质结构调控酶,可以通过影响核小体的组装、解离和重排等方式来改变染色质结构,从而调节转录相关因子在其染色质局部的DNA可接近性。目前根据其所含功能结构域的不同,可将染色质重塑复合物大致分为SWI/SNF、ISWI、CHD和INO80四大家族。已经发现,某些染色质重塑复合物如人源INO80和SRCAP以及酵母SWR1都具有催化组蛋白变体H2A.Z置换进（或出）核小体的功能。H2A.Z是组蛋白H2A的高度保守的变体,其在基因组中的分布变化与基因表达调控、DNA双链损伤修复以及维持染色质稳定性等密切相关。本课题组在前期研究中发现,HeLa细胞的核抽出物经过多种层析柱分离纯化后的蛋白组分可以将组蛋白变体H2A.Z置换入核小体中。蛋白质质谱分析结果显示,该蛋白组分的主要成分为DNA依赖性蛋白激酶（DNA-PK）的催化亚基DNA-PKcs,提示DNA-PKcs蛋白或含DNA-PKcs的多蛋白复合物可能是一个新的具有H2A.Z置换功能的染色质结构调控酶。DNA-PKcs分子量为465KD,与两个调节亚单位Ku70/Ku80异源二聚体组成DNA-PK,具...
【文章来源】： 李敏 吉林大学
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
核小体的结构组成
第1章绪论8滑动或移除组装的核小体，将组蛋白变体二聚体替代不稳定的H2A–H2B二聚体置入核小体[42]。1.3.3染色质重塑酶ATP依赖性染色质重塑复合物根据其核心催化亚基ATPase的结构特征可分为四大亚家族：imitationswitch（ISWI），chromodomainhelicaseDNA-binding（CHD），switch/sucrosenon-fermentable（SWI/SNF）和INO80亚家族（图1.2）[43]。染色质重塑酶具有核小体组装及组织、染色质接近性调控和组蛋白变体置换的功能。图1.2染色质重塑复合物家族[43]染色质重塑酶中INO80亚家族的成员具有将核小体中经典组蛋白与组蛋白变体之间相互替换的功能。组蛋白变体置换是细胞用来维持染色质稳态的机制，它包含整个核小体或部分组蛋白的置换。经典组蛋白与组蛋白变体之间的相互替换，可以改变核小体的化学性质和物理性质，对染色质结构、组成和不同基因组区域的功能有很大影响，从而影响不同的细胞过程。例如，组蛋白置换可以增加特定组分对基因组区域的可接近性，如基因的promoter区富含H2A.Z能够提高DNA聚合酶PolII的可接近性，从而促进基因的转录调控[27]。组蛋白翻译后修饰酶、能量依赖性染色质重塑复合物以及组蛋白伴侣等众多因素都参与调控组蛋白的交换。例如，组蛋白分子伴侣
第1章绪论9ANP32E能将H2A.Z从核小体中移除[44]。染色质重塑复合物snf2-relatedCBPactivatorprotein（SRCAP）、INO80、p400复合物等均具有将核小体组蛋白/组蛋白变体相互替换的功能[45-46]，酵母细胞中的SWR1复合物以及哺乳动物细胞中SRCAP和p400复合物均可以将核小体中的经典H2A组蛋白替换成H2A.Z变体，INO80复合物可以将H2A.Z变体置换出核小体。H2A.Z在染色质上频繁和稳定的置换预示着可能有更多因子发挥着调控置换过程的作用。1.4DNA-PK复合物及核心亚基DNA-PKcs1.4.1DNA-PK复合物及核心亚基DNA-PKcs的结构DNA依赖性蛋白激酶（DNA-PK）是一种丝/苏氨酸激酶，由分子量为465KD的核心催化亚基（DNA-PKcs）与DNA结合亚基KU蛋白（KU70/KU80异源二聚体）组成[47-48]。DNA-PKcs属于磷脂酰肌醇激酶（PI3K）家族的丝/苏氨酸蛋白激酶。PI3K家族还包括AtaxiaTelangiectasiaMutated(ATM)和AtaxiaTelangiectasiaandRad3-related(ATR)两个蛋白，ATM、ATR、DNA-PKcs三者都能响应DNA断裂，促使细胞启动一系列DNA损伤反应（DDR）信号传导途径。ATM在DNA双链断裂损伤信号传导中起关键作用，而ATR对与复制叉相关的单链DNA（ssDNA）区域作出响应。DNA-PK通过NHEJ促进DSB的连接直接参与DNA修复。DNA断裂修复过程中可能造成细胞周期瞬时停滞及转录或转录后多种基因的激活，在DNA断裂不能正常修复的情况下，可能会启动程序性细胞死亡。DNA损伤的及时修复和DDR信号的激活对于细胞存活和维持基因组稳定性以及防止细胞早衰有重要作用[49]。DNA-PKcs是一个多功能的蛋白激酶催化亚基，由N端的α-螺旋区，FAT（FRAP，ATM，TRRAP）结构域、激酶结构域（KD）、C端的FACT结构域组成，如图1.3[50]。图1.3DNA-PKcs的分子结构[50]
本文编号：2976969
【文章来源】： 李敏 吉林大学
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
核小体的结构组成
第1章绪论8滑动或移除组装的核小体，将组蛋白变体二聚体替代不稳定的H2A–H2B二聚体置入核小体[42]。1.3.3染色质重塑酶ATP依赖性染色质重塑复合物根据其核心催化亚基ATPase的结构特征可分为四大亚家族：imitationswitch（ISWI），chromodomainhelicaseDNA-binding（CHD），switch/sucrosenon-fermentable（SWI/SNF）和INO80亚家族（图1.2）[43]。染色质重塑酶具有核小体组装及组织、染色质接近性调控和组蛋白变体置换的功能。图1.2染色质重塑复合物家族[43]染色质重塑酶中INO80亚家族的成员具有将核小体中经典组蛋白与组蛋白变体之间相互替换的功能。组蛋白变体置换是细胞用来维持染色质稳态的机制，它包含整个核小体或部分组蛋白的置换。经典组蛋白与组蛋白变体之间的相互替换，可以改变核小体的化学性质和物理性质，对染色质结构、组成和不同基因组区域的功能有很大影响，从而影响不同的细胞过程。例如，组蛋白置换可以增加特定组分对基因组区域的可接近性，如基因的promoter区富含H2A.Z能够提高DNA聚合酶PolII的可接近性，从而促进基因的转录调控[27]。组蛋白翻译后修饰酶、能量依赖性染色质重塑复合物以及组蛋白伴侣等众多因素都参与调控组蛋白的交换。例如，组蛋白分子伴侣
第1章绪论9ANP32E能将H2A.Z从核小体中移除[44]。染色质重塑复合物snf2-relatedCBPactivatorprotein（SRCAP）、INO80、p400复合物等均具有将核小体组蛋白/组蛋白变体相互替换的功能[45-46]，酵母细胞中的SWR1复合物以及哺乳动物细胞中SRCAP和p400复合物均可以将核小体中的经典H2A组蛋白替换成H2A.Z变体，INO80复合物可以将H2A.Z变体置换出核小体。H2A.Z在染色质上频繁和稳定的置换预示着可能有更多因子发挥着调控置换过程的作用。1.4DNA-PK复合物及核心亚基DNA-PKcs1.4.1DNA-PK复合物及核心亚基DNA-PKcs的结构DNA依赖性蛋白激酶（DNA-PK）是一种丝/苏氨酸激酶，由分子量为465KD的核心催化亚基（DNA-PKcs）与DNA结合亚基KU蛋白（KU70/KU80异源二聚体）组成[47-48]。DNA-PKcs属于磷脂酰肌醇激酶（PI3K）家族的丝/苏氨酸蛋白激酶。PI3K家族还包括AtaxiaTelangiectasiaMutated(ATM)和AtaxiaTelangiectasiaandRad3-related(ATR)两个蛋白，ATM、ATR、DNA-PKcs三者都能响应DNA断裂，促使细胞启动一系列DNA损伤反应（DDR）信号传导途径。ATM在DNA双链断裂损伤信号传导中起关键作用，而ATR对与复制叉相关的单链DNA（ssDNA）区域作出响应。DNA-PK通过NHEJ促进DSB的连接直接参与DNA修复。DNA断裂修复过程中可能造成细胞周期瞬时停滞及转录或转录后多种基因的激活，在DNA断裂不能正常修复的情况下，可能会启动程序性细胞死亡。DNA损伤的及时修复和DDR信号的激活对于细胞存活和维持基因组稳定性以及防止细胞早衰有重要作用[49]。DNA-PKcs是一个多功能的蛋白激酶催化亚基，由N端的α-螺旋区，FAT（FRAP，ATM，TRRAP）结构域、激酶结构域（KD）、C端的FACT结构域组成，如图1.3[50]。图1.3DNA-PKcs的分子结构[50]
本文编号：2976969
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