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科研進展

叢堯研究組揭示完整的酵母組蛋白甲基轉移酶COMPASS複合體的完整結構

2018年11月27日,國際學術期刊Scientific Reports在線發表了中國科學院生物化學與細胞生物學研究所叢堯研究組的最新成果“Architecture and subunit arrangement of the complete Saccharomyces cerevisiae COMPASS complex”。該工作首次解析了完整的酵母組蛋白甲基轉移酶COMPASS複合體的冷凍電鏡結構,揭示了其亞基排布方式,爲進一步研究COMPASS複合體催化組蛋白H3K4甲基化的機制提供了結構基礎。

2018-12-03 浏覽量:16391

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        2018年11月27日,國際學術期刊Scientific Reports在線發表了中國科學院生物化學與細胞生物學研究所叢堯研究組的最新成果“Architecture and subunit arrangement of the complete Saccharomyces cerevisiae COMPASS complex”。該工作首次解析了完整的酵母組蛋白甲基轉移酶COMPASS複合體的冷凍電鏡結構,揭示了其亞基排布方式,爲進一步研究COMPASS複合體催化組蛋白H3K4甲基化的機制提供了結構基礎。

        組蛋白H3第四位賴氨酸(H3K4)的甲基化在DNA轉錄、修複等過程中起重要作用,酵母中該過程由組蛋白甲基轉移酶COMPASS複合體催化完成。該複合體從酵母到人高度保守。存在六種人源COMPASS複合體(MLL1-4/COMPASS, SET1A/COMPASS和SET1B/COMPASS),其亞基或功能的缺失或突變將引起白血病、腫瘤等諸多人類疾病。該類複合體組成複雜且極具動態性和構象不均一性,給結構生物學研究帶來極大挑戰,至今尚無完整結構。

       叢堯研究員指導助理研究員王豔興及博士後丁占玉等實驗室成員,在酵母細胞中超表達了包括全部7個亞基的COMPASS複合體,並首次解析了完整COMPASS複合體的冷凍電鏡結構。綜合應用該實驗室自行發展的複合體亞基中位標簽定位方法YISEL及YISPANL(JMB,2018;Sci Rep, 2018)聯合冷凍電鏡結構解析,並結合交聯質譜(XL-MS)測定(由黃超蘭研究員、黃敏工程師完成),確定了COMPASS複合體的亞基排布方式及其作用網絡。該研究提出了COMPASS複合體結合底物核小體催化H3K4甲基化的潛在分子機制,並爲研究相關人源COMPASS複合體的完整結構及功能奠定基礎。

 

圖、 完整酵母COMPASS複合體的結構研究。ACOMPASS複合體冷凍電鏡三維結構;BCOMPASS各亞基排布示意圖。

 

        該研究得到大阪大學Junichi Takagi教授,中科院上海生化細胞所周金秋、周兆才和陳勇研究員,上海交通大學黃晶和雷鳴教授,以及中科院生物物理所徐瑞明研究員的大力支持;並得到國家蛋白質科學研究(上海)設施冷凍電鏡系統、數據庫與計算分析系統、質譜系統及規模化蛋白質制備系統的設備支持。該研究受到國家自然科學基金委、國家科技部及中國科學院的資助。

 

 全文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41598-018-35609-8

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