（物理化学专业论文）组蛋白h3末梢赖氨酸甲基化.pdf

浙江人学博一l z 学位论文 摘要 摘要 乙酰化、甲基化、磷酸化和泛素化是不同类型的组蛋白末梢共价转移后修 饰。这些修饰以二十年前难以想象的方式对基于d n a 的事件进行调节。最近， 越来越多的证据表明组蛋白常规甲基化的失败会导致发展失调类疾病，因而组 蛋白甲基化相关研究倍受关注。本论文主要以理论计算为工具围绕组蛋白赖氨 酸甲基化展开，研究了组蛋白赖氨酸甲基转移酶催化转移甲基的机理，甲基化 赖氨酸对阳离子一兀相互作用的影响，甲基化赖氨酸对其所在的h 3 末梢与受动 蛋白之间的蛋白质一蛋白质相互作用的影响，以及更进一步的磷酸化对三甲基 化标记的h 3 末梢与受动蛋白之间作用的影响。简单概括如下： ( 1 ) 运用量子化学从头计算和密度泛函方法对s e t 区域甲基转移酶从s 腺 苷甲硫氨酸催化转移甲基到底物组蛋白h 3 末梢赖氨酸的过程进行了研究。研究 结果表明酶对过渡态没有特殊的稳定作用，然而，它为反应底物( 锍离子和胺) 提供了一个没有溶剂的空腔，并且通过临近的残基把亲核的和亲电的底物以一 种近乎完美的方式组合在一起，从而有利于甲基转移过程的进行。 ( 2 ) 每一个赖氨酸都能被一、二、三甲基化，不同甲基化的赖氨酸能够被 受动蛋白通过阳离子吨相互作用区分开。阳离子吼相互作用是广泛存在于生物 和化学体系内的正电荷和芳环之间的作用力。文中主要运用d f t 和m p 2 在 6 - 3 1 + g * * 水平研究了四甲基铵和苯酚之间的阳离子- 兀相互作用。由于对色散作 用考虑的差异，由m p 2 方法优化得到不同于d f t 方法的结构。电子相关性对该 体系总结合能的贡献超过5 0 ，这与电子相关性对四甲基铵一呋喃( 5 0 ) 体 系的影响非常接近，比电子相关性对四甲基铵一咪唑体系的影响更重要( 2 0 ) 。 通过计算已经确认四甲基铵一苯酚复合物存在四种不同的构型，这些构型之间 的相互转换能垒低于ik c a l m o l ，比铵一苯酚不同构型之间的转换能垒还要低， 这表明四甲基铵与苯酚之间的相互作用对定向具有随意性。 ( 3 ) 结构分析和实验结果表明，果蝇h p l 通过三个芳环提供的阳离子- 兀作 n 浙江人学博i ：学位论文 摘要 用选择性的识别甲基化的组蛋白h 3 末梢，而不与没有甲基化的组蛋白h 3 末梢 作用。在本文中用1 0 纳秒的分子动力学模拟研究了一、三甲基化l y s 9 组蛋白 h 3 末梢的存在对h p i 蛋白质的运动及其相互作用的影响。研究结果表明，甲基 化赖氨酸及其附近的组蛋白末梢序列都是极大影响h p l 蛋白柔性和骨干运动的 必要识别特征。这一研究直接确立了甲基化转移后修饰对蛋白质一蛋白质相互作 用的调节机理。 ( 4 ) 组蛋白末梢多个残基的不同修饰互相组合能够形成“组蛋白密码”，这些 组合能够互相协作促进地或者拮抗抵消地影响基因表达。在有机体的有丝分裂 中，组蛋白h 3 末梢l y s 9 的甲基化和s e r l 0 的磷酸化能够接连地发生在相同的 组蛋白h 3 末梢上，而s e r l 0 磷酸化对l y s 9 甲基化的影响在目前研究中仍然充 满争议。针对这种争议，对h p l 与甲基磷酸化双重修饰的h 3 末梢复合物体系 进行了分子动力学模拟，并与甲基化体系得到的结果相比较。从1 0 纳秒的动力 学模拟结果中可以看出，两个相邻的转移后修饰直接导致组蛋白h 3 末梢柔性的 增加，降低了h p l 与h 3 末梢之间的相互作用。 以上研究有助于加深我们对组蛋白赖氨酸甲基化修饰的理解，并确立了两 个临近的转移后修饰一一个稳定的甲基化标记和一个动态的磷酸化标记一的联 合作用对蛋白质一蛋白质相互作用的调节机理。 关键词：甲基化，组蛋白，磷酸化，分子动力学模拟，从头计算。 i i i 浙江人学博一l ：学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t a c e t y l a t i o n ，m e t h y l a t i o n ，p h o s p h o r y l a t i o n , a n du b i q u i t y l a t i o n a r ed i s t i n c t p a t t e r n so f c o v a l e n th i s t o n em o d i f i c a t i o n s ，a l lo fw h i c hr e g u l a t ed n a - b a s e de v e n t si n w a y st h a tw e r eu n i m a g i n a b l ea d e c a d ea g o r e c e n t l y , h i s t o n el y s i n em e t h y l a t i o nh a s r e c e i v e dm u c ha t t e n t i o ns i n c em o r ea n dm o r ee v i d e n c e sh a v eb e g u nt oe m e r g e i m p l i c a t i n gf a i l u r eo fn o r m a lm e t h y l a t i o n o fh i s t o n el y s i n ei nd e v e l o p m e n t a l d i s o r d e r sa sw e l la si nc a n c e r t h et h e s i si sa b o u tt h et h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o n so nt h e f u n c t i o n a lr o l eo fh i s t o n el y s i n em e t h y l t r a n s f e r a s e s ，t h ee f f e c to fl y s i n em e t h y l a t i o n o nc a t i o n - xi n t e r a c t i o na n do ni n t e r a c t i o n sb e t w e e nh i s t o n eh 3t a i la n de f f e c t o r p r o t e i n ，a n dt h ef u r t h e ri n f l u e n c eo fs e r i n ep h o s p h o r y l a t i o no ni n t e r a c t i o n sb e t w e e n m e t h y l a t e dh i s t o n eh 3t a i la n d e f f e c t o rp r o t e i n t h em a i nc o n t e n t sa sf o l l o w s ( 1 ) t h et r a n s f e ro fm e t h y lg r o u p ( s ) f r o mt h ec o f a c t o rs - a d e n o s y lm e t h i o n i n e c a t a l y z e db ys e td o m a i nm e t h ) r l t r a n s f e r a s e sh a sb e e ns t u d i e db ym e a n so fa bi n t i o a n dd f tc a l c u l a t i o n s t h es t u d ys h o w st h a tt h ee n z y m e sc a nn o ty i e l ds p e c i a l s t a b i l i z a t i o no nt h et r a n s i t i o ns t a t e ；h o w e v e r ，t h e yp r o v i d eas o l v e n t f r e er o o mf o rt h e s u b s t r a t ea n dc a l lb r i n gt h en u c l e o p h i l ea n dt h ee l e c t r o p h i l et o g e t h e rt h r o u g ht h e n e a r b yr e s i d u e si nap e r f e c tw a y ，a n dt h e r e f o r ef a c i l i t a t et h em e t h y l a t i o np r o c e s s e s ( 2 ) e a c hl y s i n ec a nb ee i t h e rm o n o 一，d i - ，o rt r i m e t h y l a t e d d i f f e r e n tm e t h y l a t e d l y s i n ec o u l db e d i f f e r e n t i a t e db ye f f e c t o rp r o t e i nt h r o u g hc a t i o n - 1 ti n t e r a c t i o n c a t i o n - xi n t e r a c t i o ni st h es t a b i l i z i n gf o r c eb e t w e e nap o s i t i v ec h a r g ea n dt h ef a c eo f a na r o m a t i cr i n gi nb i o l o g i c a la n dc h e m i c a ls y s t e m s t h es t u d yf o c u so nas e r i e so f c o m p u t a t i o n so nt m a p h e n o ls y s t e mc a r r i e do u t 、i t hd f ta n dm p 2 m e t h o d sa t l e v e lo f6 - 31 + g 奉+ t h eo p t i m i z e ds t r u c t u r e so b t a i n e db yt h em p 2m e t h o da r e d i f f e r e n tf r o mt h a to b t a i n e db yt h ed f tm e t h o dd u et ot h ei n f l u e n c eo fd i s p e r s i o n f o r c e s e l e c t r o nc o r r e l a t i o nc o n t r i b u t e so v e r5 0 o ft o t a lb i n d i n ge n e r g y ，a n di t s i n f l u e n c eo nt m a - p h e n o ls y s t e mi ss i m i l a rt ot m a - f u r a n ( 5 0 ) s y s t e m ，w h e r e a s i v 浙江人学博 ：学位论文 a b s t r a c t m u c hm o r es i g n i f i c a n tt h a nt h a ti nt h et m a i m i d z o l e ( 2 0 ) f o u rd i f f e r e n t c o n f i g u r a t i o n sf o rt h et m a - p h e n o lc o m p l e xh a v eb e e nl o c a t e d t h ei n t e r c o n v e r t i n g b a r r i e r sa m o n gt h ef o u rb i n d i n gm o d e l sa r el e s st h a n1k c a l m o l ，s i g n i f i c a n t l yl o w e r t h a nt h o s ef o rt h ec o m p l e xn m + - p h e n 0 1 t m ac a t i o ni n t e r a c t i o n sw i t ha r o m a t i c s y s t e m sa r er e m a r k a b l yf l e x i b l ew i mr e s p e c tt oo r i e n t a t i o n ( 3 ) d r o s o p h i l ah p 1i so n eo ft h ee f f e c t o rp r o t e i n st h a tc o n t a i nt h ee s s e n t i a l a r o m a t i cr e s i d u e sa st h er e c o g n i t i o np o c k e tf o rt r i m e t h y l a t e dl y s i n eh i s t o n eh 3t a i l ， n o tf o rn o m e t h y l a t e dl y s i n eh i s t o n eh 3t a i l 10 一n sm o l e c u l a rd y n a m i c ss i m u l a t i o n s w e r eu s e di nt h i ss t u d yt oe x a m i n eh o wt h ep r e s e n c eo fm o n o m e t h y l a t e dl y s i n e9 h i s t o n eh 3t a i lc o m p a r e dw i t ht r i m e t h y l a t e dl y s i n e9h 3t a i li n f l u e n c e dt h em o t i o n s o f t h eh p lp r o t e i nr e c e p t o ra n dt h ei n t e r a c t i o n sb e t w e e nh 3t a i la n dh p lp r o t e i n i t s i n d i c a t e dt h a tb o t ht h em e ka n dt h es u r r o u n d i n gh i s t o n et a i ls e q u e n c ea r en e c e s s a r y f e a t u r e so fr e c o g n i t i o nw h i c hs i g n i f i c a n t l ya f f e c tt h ef l e x i b i l i t ya n db a c k b o n em o t i o n s o fh p1c h r o m o d o m a i n ( 4 ) d i f f e r e n tc o m b i n a t i o n so fh i s t o n em o d i f i c a t i o n sa td i f f e r e n tr e s i d u e sm a y f o r ma h i s t o n ec o d e a n da c ts y n e r g i s t i c a l l yo ra n t a g o n i s t i c a l l yt oa f f e c tg e n e e x p r e s s i o n d u r i n gm i t o s i s i n v i v o ，h 3l y s i n e 9m e t h y l a t i o na n ds e r i n e10 p h o s p h o r y l a t i o nc a no c c u rc o n c o m i t a n t l yo nt h es a m eh i s t o n et a i l s e r i n 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a t o r i a lr e a d o u to ft w oa d j a c e n tp o s t - t r a n s l a t i o n a lm o d i f i c a t i o n s d as t a b l em e t h y l a t i o na n dad y n a m i cp h o s p h o r y l a t i o nm a r k - - e s t a b l i s har e g u l a t o r y m e c h a n i s mo fp r o t e i n p r o t e i ni n t e r a c t i o n si nn a t u r e k e y w o r d s ：m e t h y l a t i o n ，h i s t o n e ，p h o s p h o r y l a t i o n ，m o l e c u l a rd y n a m i c s ，a bi n i t i o v i 浙江火学博i ：学位论义词汇缩略表 词汇缩略表 英文简写英文全写参考译文 a bi n i t i 0a bi n i t i o 从头 s - a d e n o s y lm e t h y l a t e d s 腺苷蛋氨酸或s 一腺苷甲硫 a d o m e t m e t h i o n i n e 氨酸 b e c k e ，t h r e e - p a r a m e t e r ， b 3 l y p b 3 l y p 杂化密度泛函方法 l e e y a n g p a r rm e t h o d b s s eb a s i ss e ts u p e r p o s i t i o ne r r o r基组叠合误差 c h r o m o d o m a i nh e l i c a s ed n a 染色域d n a 解旋酶结合蛋 c h d b i n d i n gp r o t e i n 白 c h a r g e sf r o me l e c t r o s t a t i c c h e l p g p o t e n t i a l su s i n gag r i db a s e 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i cr e a c t i o nc o o r d i n a t e 内反应坐标 j m j cd o m a i n c o n t a i n i n gh i s t o n e含j m j c 域的组蛋白去甲基 j h d m d e m e t h y l a s e 酶 j m j cd o m a i n c o n t a i n i n gh i s t o n e含j m j c 域的组蛋白去甲基 j h d m 3 a d e m e t h y l a s e3 a 酶3 a j m j d 2 a j u m o n j id o m a i nc o n t a i n i n g2 aj m j 区域蛋白2 a l s d l y s i n es p e c i f i cd e m e t h y l a s e 赖氨酸特定的去甲基酶 l s m t l y s i n em e t h y l t r a n s f e r a s e赖氨酸甲基转移酶 m dm o l e c u l a rd y n a m i c s 分子动力学 m e c p gm e t h y l a t e dc p g s i t e 甲基化的c p g 点 m km u l l i k e nc h a r g e s 密里根电荷 m l l m i x e d - l i n e a g el e u k e m i a 混合遗传白血病 m 6 1 1 e r - p l e s s e ts e c o n do r d e r m 6 1 1 e r p l e s s e t 二级微扰理 m p 2 p e r t u r b a t i o nt h e o r y 论 n b on a t u r a lb o n do r b i t a l 自然键轨道 o u rn - l a y e r e di n t e g r a t e d o n i o mm o l e c u l a ro r b i t a l + m o l e c u l a ro n i o m 分层算法 m e c h a n i c s p 5 3 t u m o r s u p p r e s s o rp 5 3p 5 3 肿瘤抑制因子 p 5 3 b pp 5 3 - b i n d i n gp r o t e i np 5 3 结合蛋白 p a r a m e c i u mb u r s a r i ac h l o r e l l a p b c v 草履虫绿藻病毒 v i r u s p c a p r i n c i p l ec o m p o n e n t sa n a l y s i s 主成分分析 p e ar u b i s c ol y s i n e菠菜r u b i s c o 赖氨酸甲基 p l s m t m e t h y l t r a n s f e r a s e 转移酶 p m ep a r t i c l em e s he w a l dm e t h o d链网埃瓦尔德法 p r o t e i na r g i n i n e p r m t蛋白精氨酸甲基转移酶 m e t h y l t r a n s f e r a s e x 浙江人学博上学位论文词汇缩略表 ( 继前表) q u a n t u mm e c h a n i c a l m o l e c u l a r量子力学和分子力学相结 q m m m m e c h a n i c a lc a l c u l a t i o n 合的方法 q u a n t i t a t i v es t r u c t u r e a c t i v i t y q s a r 定量构效关系 r e l a t i o n s h i p r br e t i n o b l a s t o m ap r o t e i n 成视网膜细胞瘤蛋白 r e t i n o b l a s t o m a 与成视网膜细胞瘤蛋白相 r i z p r o t e i n i n t e r a c t i n gz i n cf i n g e r 作用的锌指纹区域蛋白 p r o t e i n r m s d r o o t - m e a n - s q u a r ed e v i a t i o n均方根偏差 i 洲s f r o o t m e a n s q u a r ef l u c t u a t i o n 均方根涨落 r n a p o l y m e r a s e - a s s o c i a t e d i 冲a fr n a 聚合酶相关因子 f a c t o r s a h s - a d e n o s y l - - l - - m e t h i o n i n e s 一腺苷一l 一硫氨酸 s a g a s o t - - a d a - g c n 5 a c e t y l t r a n s f e r a s e s o t a d a g c n 5 乙酰转移酶 s u ( v a r ) ，e n h a n c e ro fz e s t e ，染色抑制蛋白，z e s t e 增强 s e t t r i t h o r a x 因子，三胸蛋白 s e t d b1 e s e te s e tr a b b i tp o l y c l o n a la n t i b o d ye s e t 兔子多克隆抗体 s m s u p e r m o l e c u l a ra p p r o a c h 超分子方法 s u v 3 90 r s u a r ) 3 - 9 s u p p r e s s o ro fv a r i e g a t i o n3 9 染色抑制蛋白3 - 9 s u p p r e s s o ro fv a r i e g a t i o n3 - 9 s u v 3 9 h染色抑制蛋白3 - 9 同源酶 h o m o l o g s w i r m s w i 3 p ，r s c 8 pa n dm o i r ad o m a i n s w i r m 区域 t a t a b o x b i n d i n gp r o t e i nt a t a 盒子结合蛋白关联 飞妪 ( t b p ) a s s o c i a t e df a c t o r 因子 刀坛a t e t r a m e t h y l a m m o n i u m四甲基铵离子 v i r a ls u v a r ，e n h a n c e ro fz e s t e ， v s e t病毒s e t 蛋白 t r i t h o r a x w r dw d 4 0 r e p e a td o m a i np r o t e i n w d 4 0 重复域蛋白 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得逝鎏基鲎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论一躲撬弓期：勾。g 年2 月p 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝鎏盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本 论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝鎏盘堂可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者躲携毛司 签字日期：加og 年2 ，月o 日 导师签名： 签字日期：& 诉f 砀( 纱日 浙江大学博i ：学位论文 致谢 致谢 博士五年，对我来说是人生中最坎坷的五年，经历了很多的事情，也学会 了很多东西。对人生对生活的理解渐渐成熟、渐渐稳重、渐渐知道爱和关怀的 真实含义。在此期间，得到身边很多人的帮助，特此向所有支持关心我的人致 谢。 向悉心指导我的俞庆森教授致谢，俞老师对问题独到的看法、严谨的科学 态度、开阔的胸襟和开明的作风给我留下深刻的印象。在此表示深深的敬意和 感谢。整个论文是在邹建卫教授的直接指导下进行的，邹老师对科学前沿敏锐 的洞察力、平易近人的态度给我留下了深刻的印象，在此表示深深的感谢! 师 兄郑科文博士给了我最初的研究课题，尽管很遗憾我没有继续研究下来，但为 他带领我走进并了解这个专业表示深深的感谢! 博士论文的具体工作得到了蒋勇军副教授、胡桂香副教授等老师很多的帮 助，也给予极其耐心的有益的指导，在此表示诚挚的谢意! 感谢本实验室张娜、 王红青、卢运祥、吕靖，毛斌、陈募、黄光东、王艳花、金海晓、孙浩、马国 正、吴玉乾、徐林、邵勇、舒茂等师兄弟姐妹在学习和生活上提供的大量的支 持和帮助，祝他们在现在以及今后的学业中一帆风顺。 感谢浙江大学化学系和浙江大学宁波理工学院分子设计和营养工程市重点 实验室给我提供的良好的科研条件和学术气氛! 最后，我要特别感谢我的父母和家人，尤其是我勤劳善良的母亲，她给予 了我非常珍贵的生命并赋予我比生命更重要的道德和品质，她是我心中的一面 镜子，让我能够看到自己心灵的尘埃。在我十九年的求学生涯中一直默默地无 私地支持着我，谨向他们致以最崇高的敬意。 蒋彦可 2 0 0 8 年7 月于求是园 浙江人学博上学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究背景和研究现状 在基因组中除了d n a 和r n a 序列以外，还有许多调控基因的信息，它们 虽然本身不改变基因的序列，但是可以通过基因修饰，蛋白质与蛋白质、d n a 和其它分子的相互作用，而影响和调节遗传基因的功能和特性，并且通过细胞 分裂和增殖周期影响遗传，这一种遗传方式被称为表观遗传 ( e p i g e n e t i c s ) 。表 观遗传修饰通常包括d n a 甲基化和组蛋白修饰及r n a 修饰，而组蛋白修饰包 括组蛋白的乙酰化、磷酸化、甲基化和泛素化，修饰部位大多位于组蛋白n 端【i ， 2 1 。这些修饰可影响组蛋白与染色质关联蛋白和d n a 的亲和性，从而改变染色 质的状态，也可以影响转录因子与d n a 序列的结合，对基因表达调控，具有类 似d n a 遗传密码的作用，故被称作“组蛋白密码”1 3 1 。组蛋白密码大大丰富了传 统遗传密码的信息含量。研究组蛋白密码对药物开发具有战略意义，多种组蛋 白修饰酶已成为相关疾病治疗的靶目标。以往针对组蛋白乙酰化研究较多，认 为它是基因保持活化状态的前提，组蛋白去乙酰酶抑制剂已应用于临床治疗多 种肿瘤【4 1 。近几年，由于组蛋白甲基化抗体的发现，针对组蛋白甲基化的研究 日益增多。 组蛋白的甲基化是指发生在h 3 和h 4 组蛋白n 端精氨酸或者赖氨酸残基上 的甲基化，由组蛋白甲基转移酶介导催化。最新进展表明，组蛋白甲基化修饰在 基因活性的调节中扮演着重要的角色，尤其是组蛋白赖氨酸的甲基化在许多生 物学过程包括异染色质的形成、x 染色体的失活、转录调控等过程中起到了重要 的作用，组蛋白赖氨酸甲基化的紊乱可能导致癌变的发生 9 1 。因此，在本论文中， 我们运用量子化学计算和分子动力学模拟等多种手段，针对组蛋白赖氨酸甲基 转移酶的催化机理及甲基化后的赖氨酸在基因调控中对蛋白质蛋白质相互作用 的影响进行了研究。 浙江大学博t 学位论文第一章绪论 1 1 1 组蛋白赖氨酸甲基转移酶 1 1 1 1 酶的种类 组蛋白赖氨酸甲基化发生于组蛋白h 3 和h 4 上，在这两种组蛋白上共有6 个赖氨酸残基位点可以发生甲基化并与基因表达密切相关，分别为h 3 的k 4 、 k 9 、k 2 7 、k 3 6 、k 7 9 点和h 4 的k 2 0 点【l o 1 。催化赖氨酸l y s 甲基化的酶被通 称为含s e t 结构域的家族。对目前已知蛋白质结构的比对表明，s e t 结构域相 关蛋白质可以分为四个家族：s e t l 、s e t 2 、s u v 3 9 、r i z 【1 2 】。这些家族中有不 少都具有组蛋白甲基转移酶的功能，其中不同的酶催化不同赖氨酸位点的甲基 化反应。图1 1 显示了目前已知的s e t 甲基转移酶及其对应的组蛋白赖氨酸甲 基化位点。 s e t 结构域的生化功能未知，但属于与染色质紧密联系的蛋白质中的一部 分【1 3 i 。s u v 3 9 是最早被发现的具有催化赖氨酸甲基化的组蛋白甲基转移酶，同 时还是果蝇位置效应花斑的抑制因子【1 4 】。在哺乳动物中与s u v 3 9 功能类似的酶 是s u v 3 9 h 1 和s u v 3 9 h 2 ，在裂殖酵母中对应类似的是c l r 4 。以上这4 种酶只 催化h 3 k 9 甲基化，而哺乳动物中另一种甲基转移酶g 9 a 不仅可以催化h 3 k 9 甲基化，还可以催化h 3 一k 2 7 甲基化【1 3 1 。最新发现能催化h 3 k 9 甲基化的酶还 有s e t d b l e s e t t l 3 l 。另外，催化h 3 1 “的组蛋白甲基转移酶包括s e t 9 和裂殖 酵母中的s e t l ；还有一些组蛋白甲基转移酶，比如s e t 2 只催化h 3 k 3 6 ，s e t 8 只催化h 4 k 2 0 t 13 1 。 1 1 1 2 组蛋白甲基转移酶的结构 s e t 是一个包含约1 1 0 个氨基酸的基序，结构域高度保守，但序列相似性 很低，是核酮糖二磷酸羧化酶加氧酶中大亚基甲基转移酶的一部分( 1 5 1 6 】。目前 对数十种组蛋白赖氨酸甲基转移酶的结构已经有了比较清楚的认识，如s e t 7 9 ， d i m 5 ，c l r 4 ，s e t 8 p r e s e t 7 ，以及从草履虫绿藻滤过性病毒中发现的v s e t 蛋白 ( 图1 2 ) 。不同于d n a 等其它甲基转移酶，组蛋白赖氨酸的甲基转移酶以一 断缸太学博十学位论立第一章绪论 系列连续的b 折叠插入3 个非连续的片层中，围绕形成一个粪似干绳结的三级 结构【1 7 。2 1 i 。这一独特折叠结构是通过s e t 结构域c 末端片段穿插入蛋白末端序 列向前延伸围成的环状结构形成的，其中，c 束端片断和环状结构包含了s e t 结构城中最保守的两个基序，分别是e l x f y d y 和n h s c x x p n ( x 代表任意 的氨基酸) l i t , 2 0 匾 蔓 圜圆 蜀 圆 圈 噩 回 田 图j1 组蛋白赖氨酸甲基转移酶及他们的作用靶点按照赖氨酸甲基转移酶对特定氟基酸 残基的修饰分类( 酵母，红色：蚯蚓，黄色苍蝇，赣色：哺乳动物紫色) s 和s p 分别指啤j 酉酵母和非洲稻酵母对哺乳动物只给出7 一个特定物种对应的酶组蛋白的璩 状区域和末梢区域分剧用椭圆形和直线代替 f i g u r ei1h i s t o n el y s i n em e t h y l t r a n s f e m s e s , d i r t a r g e ls i t e st h el y s i n em e t h y l t p a n s f e r a s e sa r e g r o u p e da c r d i n g1 0t h es p e c i f i cl y s i n er i d u et , a r g e t c df o rm o d i f i c a t i o na n dc a l o u rc o d o d a c c o r d i n g t ot h e i r o r i g i n0 e 日r e d ；w o r n l ，y e l l o w ；f l y , p i n k ；m a m m a l i a n ，p u r p l e ) m e t h y l t r a n s f e r 拈e s a mi n d i c a t e d 舔s ca n dsb f o r j h m 妍9 e o c e r e v i 3 i a ea n d s c h i z o s a c c h a r o m ) , c e s p o m b e ，m p e o d v a l yf o r t h em a m m a l i a nc m m e s t h en a m e 自ro n l yo n e s p e c i e si sg i v e nt h eg l o b u l a rd o m a i n so ft h eh i s t o n e sa r es h o w n 斟o v a l sa n dt h et a i l sa g e r e p r e s e n t e db ys t r a i g h t l i n e s 哺乳动物组蛋白甲基转移酶的s e t 结构域主要由核心s e t 结构域、p r e s e t 和p o s t - s e t 结构域组成，核心s e t 结构域的侧面与p 佗- s e t 和p o s t - s e t 结构域 3 浙江大学博 学位论文第一章绪论 相连接瞄i p i e 。s e t 结构的主要作用是维持整个蛋白结构的稳定性，p o s t - s e t 结 构则提供一个芳香基团形成疏水通道，参与并构成酶催化活性位点口“。与s e t 结构域的高度保守性不同组蛋白甲基转移酶的p r e - s e t 和p o s t s e t 并不是高度 保守的，比如p b c v l 中的s e t 不合有p r e - s e t 结构；d i m 一5 的p o s t s e t 中包含 3 个对甲基化酶活性至关重要的半胱氨酸位点；而s e t 7 d ，s e t 8 和p l s m t 等甲 基转移酶的p o s t - s e t 没有半胱氨酸富集区【1 7 , 2 1 1 。 撵爨 渤冁巍 囤l2s e t 结构域的三维结构田 f i g u r e l 2 t h r e e - d i m e r t s i o n a l q n k n m o f s e t