7月21日，國際學(xué)術(shù)期刊Structure在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）陳勇研究組的最新研究成果“Crystal Structure of MLL2 Complex Guides the Identification of a Methylation Site on P53 Catalyzed by KMT2 Family Methyltransferases”。該研究項(xiàng)目通過對MLL2-RBBP5-ASH2L甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物的結(jié)構(gòu)生物學(xué)特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了明星分子P53是MLL的非經(jīng)典甲基化修飾底物，并鑒定了其催化P53發(fā)生甲基化修飾的上一個新的賴氨酸甲基化位點(diǎn)。

　　MLL家族蛋白（MLL1/2/3/4, SET1A/B）在基因表達(dá)調(diào)控、細(xì)胞增殖、命運(yùn)決定等生命活動中發(fā)揮重要作用，并與白血病等疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。之前人們對其的研究主要集中在其催化組蛋白H3第4位賴氨酸（H3K4）甲基化的活性上，并認(rèn)為MLL家族蛋白功能異常引發(fā)的疾病與H3K4甲基化水平的異常有直接的聯(lián)系。近年來，在質(zhì)譜技術(shù)以及組學(xué)分析的幫助下人們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)許多組蛋白賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶存在非經(jīng)典的組蛋白底物。例如MLL家族蛋白的成員之一SET1A就在2018年被證明可以催化Hippo通路關(guān)鍵效應(yīng)分子YAP蛋白K342的甲基化，從而增加YAP在細(xì)胞核中滯留時間，促進(jìn)YAP的轉(zhuǎn)錄功能和腫瘤發(fā)生。那么MLL家族蛋白是否存在其他的非組蛋白底物？它們參與的生命活動過程是不是遠(yuǎn)遠(yuǎn)比人們認(rèn)知的更為復(fù)雜？這些問題都是MLL研究領(lǐng)域目前的熱點(diǎn)方向。

　　陳勇研究組長期致力于MLL家族蛋白復(fù)合物的結(jié)構(gòu)和功能研究。在本項(xiàng)工作中，研究人員解析了MLL2-RBBP5-ASH2L核心復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，由于晶體堆積原因，在結(jié)構(gòu)中一個不對稱單元中有兩個MLL2復(fù)合物，并且其中一個MLL2 SET結(jié)構(gòu)域N端前的一段loop（NFL）可以插入到另一個MLL2的催化口袋中。有趣的是，這段NFL的構(gòu)象和以前解析的MLL3-H3復(fù)合物中H3的構(gòu)象非常一致，但是序列卻很不一樣，預(yù)示著MLL家族蛋白具有識別和結(jié)合除了H3之外的其它相似底物基序的能力。

　　根據(jù)MLL2 NFL的序列特征，研究人員利用ScanProsite數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)P53中有一段和MLL2 NFL非常相似的氨基酸序列。隨后，他們通過一系列體外生化實(shí)驗(yàn)并結(jié)合質(zhì)譜技術(shù)，確定了MLL家族蛋白復(fù)合物在體外可以催化P53 K305位點(diǎn)甲基化。這是一個全新的P53的甲基化位點(diǎn)。以往報道的P53的甲基化位點(diǎn)多集中在P53的C末端，而本文中發(fā)現(xiàn)的甲基化位點(diǎn)位于P53的四聚化結(jié)構(gòu)域與DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域之間，該位點(diǎn)的甲基化可能會影響P53的轉(zhuǎn)錄活性，并影響P53在細(xì)胞內(nèi)的生物學(xué)功能，而具體這一位點(diǎn)甲基化產(chǎn)生的生理學(xué)意義，研究人員仍將設(shè)計進(jìn)一步的研究方案以進(jìn)行探究。

　　P53的賴氨酸甲基化修飾是近年來發(fā)現(xiàn)的新的P53翻譯后修飾，P53的甲基化修飾異常往往會影響P53的轉(zhuǎn)錄活性從而引發(fā)P53相關(guān)疾病。該位點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)以及負(fù)責(zé)該位點(diǎn)甲基化修飾的關(guān)鍵酶的鑒定為人們進(jìn)一步探究P53甲基化的生理學(xué)意義以及深入認(rèn)識P53在細(xì)胞內(nèi)的功能調(diào)控都提供了新的思路與研究角度。與此同時，該研究內(nèi)容的研究思路也值得在其它研究方向上做進(jìn)一步的推廣，即利用已知的結(jié)構(gòu)生物學(xué)信息去預(yù)測未知的生物學(xué)現(xiàn)象，并不斷豐富人們對蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)動態(tài)調(diào)控過程的相關(guān)認(rèn)識。

　　分子細(xì)胞卓越中心黎彥璟副研究員為本文第一作者，陳勇研究員為通訊作者。該研究得到了張江實(shí)驗(yàn)室質(zhì)譜系統(tǒng)彭超、田曉旭的大力支持和幫助。該研究得到張江實(shí)驗(yàn)室國家蛋白質(zhì)科學(xué)研究（上海）設(shè)施BL19U1晶體衍射線站、質(zhì)譜分析系統(tǒng)和規(guī)?；鞍踪|(zhì)制備系統(tǒng)的支持和幫助。該研究工作獲得中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)計劃和國家自然科學(xué)基金委的經(jīng)費(fèi)資助。

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