近期，中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院與澳門(mén)大學(xué)合作發(fā)表研究論文Structural basis of nucleosome deacetylation and DNA linker tightening by Rpd3S histone deacetylase complex（組蛋白去乙?；窻pd3S核小體去乙?；虳NA linker收緊的分子機制），被Cell Research（IF=44.1）選為“近三年最頂級文章（Top articles from the past 3 years）”。組蛋白去乙?；福℉istone deacetylation, HDAC）領(lǐng)域的開(kāi)創(chuàng )性人物Jerry L. Workman以研究亮點(diǎn)（Research Highlight）的形式點(diǎn)評和討論了該論文研究?jì)热?。以上報道充分肯定了該項研究?jì)热莸膭?chuàng )新性及重要性，該論文揭示了Class I HDAC復合物發(fā)揮功能的結構與生化基礎，將微觀(guān)世界的酶活反應以蛋白質(zhì)復合體剪影的形式呈現出來(lái)，彰顯了大自然精巧的蛋白質(zhì)結構設計和表觀(guān)遺傳調控的復雜性，為基于結構的靶向藥物設計奠定了理論基礎。

表觀(guān)遺傳調控是確保細胞表型多樣性的關(guān)鍵機制，基因表達水平的失調與疾病的發(fā)生密切相關(guān)。在釀酒酵母中，組蛋白去乙?；窻pd3作為抑制因子調控基因轉錄，參與形成Rpd3S（Small）和Rpd3L（Large）兩種分子量約為0.6MDa和1.2MDa的大分子復合物來(lái)執行抑制基因轉錄的功能。人源Rpd3S復合物的功能異常與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，是乳腺癌、肺癌、急性髓細胞白血病、多發(fā)性骨髓瘤等實(shí)體瘤和血液系統惡性腫瘤重要的藥物靶點(diǎn)，也被認為是抗腫瘤藥物開(kāi)發(fā)最有希望的靶點(diǎn)之一。HDAC抑制劑可以抑制腫瘤細胞增殖、阻滯細胞周期，進(jìn)而誘導腫瘤細胞分化或凋亡，但由于缺乏對HDAC復合物的透徹研究，使得臨床使用的非特異性HDAC抑制劑通常伴隨著(zhù)惡心、血小板減少和骨髓抑制等一系列不良反應。因此，Sin3 HDAC Rpd3S復合物核小體去乙?；δ艿姆肿訖C制的研究亟待開(kāi)展且尤為重要，獲取的結構和功能信息將會(huì )為基于蛋白質(zhì)結構的特異性HDAC抑制劑的設計提供全新的視角和潛在的靶點(diǎn)。

研究團隊結合生化實(shí)驗與單顆粒冷凍電鏡技術(shù)確定了Rpd3S組裝模式，并且以多種不同核小體底物模擬Rpd3S去乙?；^(guò)程中的不同狀態(tài)，成功捕獲了Rpd3S在H3K36甲基化依賴(lài)的去乙?；^(guò)程中的多個(gè)構象，以及與Linker Histone H1共存的模式?；谝陨涎芯拷Y果提出了Rpd3S在不同H3K36me3和linkerDNA協(xié)作的條件下多個(gè)全新的結合模型，發(fā)現Rpd3S復合物各亞基的組裝模式以及識別核小體底物的關(guān)鍵氨基酸位點(diǎn)，揭示了Rpd3S通過(guò)調整與核小體的相對位置實(shí)現對不同組蛋白去乙?；姆肿訖C制；同時(shí)，也發(fā)現了Rpd3S完成去乙?；cHho1發(fā)生時(shí)空伴隨，可能是Rpd3S去乙?；笠葡?1核小體與Hho1協(xié)同參與組裝和壓縮染色質(zhì)并進(jìn)一步沉默基因轉錄。

中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院何俊研究員與澳門(mén)大學(xué)William Chong Hang Chao教授為本文的共同通訊作者。中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院博士生董淑琦、博士后Nadia?Rasheed，澳門(mén)大學(xué)博士后李華東、博士生王美林為本文共同第一作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院?jiǎn)?dòng)基金以及澳門(mén)大學(xué)、澳門(mén)特別行政區科學(xué)技術(shù)發(fā)展基金等的資助。

論文鏈接

圖1. A：Rpd3S去乙?；疕3K9的cryo-EM電子密度圖及搭建模型圖；B：Rpd3S去乙?；疕3/H4不同賴(lài)氨酸殘基的western blotting結果；C：H3 N端K9Q與Rpd3的酶活中心相互作用圖；D：Sin3 basic surface氨基酸與DNA相互作用圖；E：Rco1 AIM與DNA相互作用圖；F：CHD芳香籠與H3K36me3相互作用圖；G：Rco1 PHD與DNA相互作用圖。