人类NSL组蛋白乙酰基转移酶的蛋白结构及其功能的研究

人类MOF 是MYST组蛋白乙酰基转移酶家族成员之一，是果蝇dMOF 蛋白的直系同源。近年来的研究显示MOF是MSL (Male-Specific Lethal) 复合物的催化亚基，这一复合物不仅在雄性果蝇的X染色体的剂量补偿中起着重要的作用，而且在体内主要乙酰基化组蛋白H4K16。最近，我们利用多维蛋白质质谱(MudPIT)技术，并结合生物化学和细胞生物学的方法，从人细胞中提纯了含有MOF的NSL复合物，并鉴定了其9个组成亚基成分。和已知的MSL复合物相比，NSL复合物在组蛋白H4的N末端具有更广泛的底物特异性，除了K16位点外，还可以使K5和K8乙酰基化。在本项目的研究中，通过明确NSL复合物的酶活性核心结构及其与各个亚基之间的相互作用，进而研究NSL复合物相关的靶基因以及信号传递途径，为发现与NSL复合物功能失调有关的人类疾病尤其是肿瘤发病机制提供理论依据。

由9种亚基组成的NSL（Non-Specific Lethal）复合物不仅可以广范围的乙酰化组蛋白H4 N-端的赖氨酸位点，而且其多个亚基组分与其他酶复合物所共享，提示其在细胞内功能的复杂性和多样性。我们在研究中发现NSL1蛋白为NSL复合物维持其全酶活性的关键亚基。无论是利用siRNA干扰还是过表达NSL1，都可以影响到全细胞中组蛋白H4K5/K8/16的乙酰基化水平，提示NSL1亚基是维持NSL复合物酶活性核心结构的关键蛋白。另外，NSL复合物中的亚基WDR5与组蛋白H3K4甲基转移酶MLL/SET复合物所共享，提示我们这两种复合物以及相应的组蛋白修饰之间可能有某种功能上的联系。我们通过体外生物化学检测以及基因干扰和过表达的实验方法，结合DNA芯片分析和ChIP实验，证实了NSL组蛋白乙酰基转移酶能够以乙酰化依赖的模式增强MLL/SET复合物所催化的组蛋白H3K4me2；其次，发现了有些包括ANKRD2（ankyrin repeat domain 2）在内的基因同时受NSL和MLL/SET两种复合物的转录调控；最后，阐明了NSL复合物作用于MLL/SET复合物的上游，通过H4K16乙酰化修饰来募集MLL/SET复合物，使基因启动子附近的H3K4me2修饰水平增强，从而共同完成基因的转录调控。我们的研究结果为深入研究和理解、并阐明不同组蛋白修饰酶之间在细胞内的相互作用机理提供了理论基础。我们的这一研究成果发表在Plos Genetics杂志上（Zhao X et. Al., Plos Genetics 2013, 14: 9）。