孤儿核受体Nur77转录调控机制的结构基础

Nur77, an orphan nuclear receptor, plays essential roles in the cell yet the regulatory mechanism of its transcription activity is under characterized. Not only there is no known physiological ligand for regulating the Nur77’s transcription activity, but its ligand-binding pocket in the traditional location is also filled with aromatic residues and not functional. In addition, the residues responsible for binding co-activators in other nuclear receptors are non-existential in the ligand-binding domain (LBD) of Nur77 (Nur77-LBD). As such, the regulatory mechanisms for the ligand-dependent nuclear receptors might not be applicable to Nur77. It is of great importance to understand the molecular basis of regulating the transcription activity of orphan nuclear receptors in general and Nur77 in particular.. We carry out structural characterization of molecular complexes in the Nur77-dependent transcription for understanding its regulatory mechanism. In this research program, the structural studies of 4 classes of Nur77 complexes are proposed, which include 1) the complex structures between Nur77-LBD and the peptides derived from steroid receptor co-activators; 2) the complex structure between Nur77-LBD and β-catenin; 3) Nur77-LBD in complex with agonists; (4) the DNA-binding domain and Nur77-LBD in complex with response elements. The elucidation of these structures will reveal the modes of co-activator binding to Nur77, the locations and modes of binding for agonists to Nur77’s transcription activity, and Nur77 recognition of response elements, which will set a solid foundation for an in-depth understanding of the regulatory mechanism involving the transcription activity of orphan nuclear receptors.

Nur77是细胞重要孤儿核受体。与依赖配体的核受体不同，Nur77既没有已知的体内配体和配体结合口袋，也没有其它核受体结合转录辅因子所需的氨基酸残基。因此，Nur77很可能采用与经典核受体不同的转录调控模式。研究Nur77转录调控的分子机制是重要的研究课题。.在该课题中，我们拟解析4类相关的Nur77复合物结构。这些结构包括1）Nur77-LBD与SRC2多肽的复合物结构；2）Nur77-LBD与β-catenin的复合物结构；3）Nur77-LBD与激动剂的复合物结构；4）Nur77-DBD-LBD识别应答元件的复合物结构。辅以功能研究，这些结构的解析能让我们发现激活辅因子与Nur77的作用模式、激动剂对Nur77结构的影响、以及LBD结构域对DBD识别转录应答元件的调控。该项目的完成将大大扩展我们对Nur77转录调控的认知，为更进一步的作用机制研究提供坚实的结构基础。

孤儿核受体Nur77是重要的转录调节因子，不仅如此，近年来我们和合作者还发现Nur77在细胞信号转道中也扮演者重要的角色。为更进一步研究Nur77的结构和功能，该课题有3个研究目标：.1.阐明孤儿核受体Nur77与转录辅因子相互作用的结构基础。 .2.阐明转录激动剂与孤儿核受体Nur77的作用模式。 .3.阐明孤儿核受体识别应答元件的结构基础及其转录活性的调节机理。..其中研究目标1包含了两个研究内容， 1. Nur77-LBD与转录辅因子的相互作用及其转录调控的结构基础； 2. Nur77-LBD与β-catenin的相互作用。目前，我们还没有优化出能衍射的Nur77-LBD与β-catenin复合物晶体，但解析了两个多肽复合物结构。目前我们正在开展与这些复合物结构相关的功能研究，争取尽快将成果发表。..在转录激动剂作用的结构基础的研究中，我们突破了瓶颈，解析了Nur77与CsnB的复合物结构。该复合物结构揭示CsnB通过影响Nur77的二聚化发挥功能，并干扰Nur77与PPARγ相互作用，进而压制肿瘤的生长(PNAS，2020, 117(44):27412-27422)。在这篇文章的发表过程中，因为和合作者之间的交流问题，导致没有将这个基金写入致谢中。这是我们的重大疏忽。在未来发表的其他文章中，我们会尽量弥补。..在研究Nur77识别激素应答元件的结构基础方面，我们采用多种方法表达、纯化Nur77的DBD-LBD片段来研究其与激素应答元件的复合物结构。除了Nur77，也尝试了同家族的NOR-1和Nurr1的DBD-LBD。然而这些蛋白都不稳定，都很快地降解为DBD和LBD片段。经过各种探索，我们是获得了初步的复合物晶体，但仍然需要进一步的改进。..总结，该基金的资助使得我们为相关研究领域提供了重要的数据，但仍有问题需要解决。我们争取在持续的研究工作中和新发表的文章中弥补。