BRD7 jest ważnym białkiem ściśle związanym z rakiem jamy nosowo-gardłowej (NPC). Nadekspresja BRD7 hamuje wzrost komórek NPC i cykl komórkowy poprzez transkrypcyjną regulację genów związanych z cyklem komórkowym. BRD7 zawiera bromodomenę, która znajduje się w wielu białkach związanych z chromatyną i w prawie wszystkich znanych jądrowych acetylotransferazach histonowych (HAT) i odgrywa ważną rolę w przebudowie chromatyny i aktywacji transkrypcji. Tutaj przedstawiamy strukturę strukturę roztworu bromodomeny BRD7 określoną za pomocą spektroskopii NMR i jej specyficzność wiązania ujawniona przez miareczkowanie NMR kilkoma acetylowanymi peptydami histonowymi. peptydami. Stwierdzamy, że bromodomena BRD7 zawiera typową lewoskrętną topologię wiązania topologię wiązki czterech helis i może wiązać się ze słabym powinowactwem do acetylowanych lizyną peptydami pochodzącymi z histonu H3 z acetylacją K9 lub K14 oraz z histonu H4 z acetylowanymi K8, K12 lub K16. Nasze wyniki pokazują, że bromodomenie BRD7 brakuje specyficzności podczas wiązania z histonami in vitro. --- Bromodomeny reprezentują rozległą rodzinę ewolucyjnie konserwowanych domen które znajdują się w wielu białkach związanych z chromatyną, takich jak histony acetylotransferazy (HAT) i podjednostki zależnych od ATP kompleksów remodelujących chromatynę kompleksy. Domeny te są związane z acetylowanymi resztami lizyny, które wiążą się zarówno in vivo, jak i in vitro; na przykład wiążą się z N-acetylowanymi lizynami lizyny ogona histonowego nukleosomów. W niniejszym raporcie określiliśmy strukturę bromodomeny z ludzkiego białka genu związanego z brahmą 1 (BRG1), podjednostki podjednostki zależnego od ATP kompleksu przełączającego/niefermentującego sacharozy (SWI/SNF), a także scharakteryzowaliśmy jego in kompleks, a także scharakteryzowali jego interakcję in vitro z N-acetylowanymi peptydami lizyny N-acetylowanymi peptydami lizyny z histonów. Oprócz typowego fałdu alfa-helikalnego który zaobserwowano w bromodomenach, po raz pierwszy zaobserwowaliśmy mały beta-arkusz w regionie pętli ZA białka BRG1. Bromodomena BRG1 wykazywała wiązanie, choć słabe, z acetylowanymi peptydami, które pochodziły z histonów H3 i H4. Porównaliśmy miejsca wiązania acetylo-lizyny przez bromodomenę BRG1 z yGCN5 (ogólna kontrola biosyntezy aminokwasów). Poprzez modelowanie peptydu acetylowanego-lizyny do struktury bromodomeny BRG1, byliśmy w stanie byliśmy w stanie wyjaśnić słabe wiązanie peptydów acetylowanych-lizyny z tą bromodomeną. bromodomeną. --- Struktura roztworu bromodomeny z ludzkiego koaktywatora transkrypcyjnego GCN5 została określona przy użyciu metod NMR. Struktura ma topologię lewoskrętną topologię wiązki czterech helis, z dwiema krótkimi dodatkowymi helisami w w długiej pętli łączącej. Hydrofobowy rowek i głęboka hydrofobowa wnęka są utworzone przez pętle na jednym końcu cząsteczki. Eksperymenty wiązania NMR pokazują, że wnęka tworzy specyficzną kieszeń wiążącą dla cząsteczki acetamidu. Peptydy zawierające N (epsilon) -acetylowaną resztę lizyny wiążą się w tej kieszeni z skromne powinowactwo (K(D) około 0,9 mM); nie występuje porównywalne wiązanie z nieacetylowane peptydy. Bromodomena GCN5 wiąże małe ligandy N(omega)-acetylohistaminę i N-metyloacetamid, potwierdzając specyficzność dla cząsteczki alkiloacetamidu i pokazując, że podstawowym elementem rozpoznawania jest po prostu sterycznie nieograniczona końcowa grupa acetamidowa acetylowanej reszty lizyny. reszt lizyny. Dodatkowe eksperymenty pokazują, że wiązanie jest wzmocnione, jeśli reszta acetylo-lizyny występuje w kontekście podstawowego peptydu i jest hamowane przez obecność pobliskich reszt kwaśnych i przez grupę karboksylową wolnego aminokwasu acetylo-lizyny. Wiązanie bromodomeny GCN5 do acetylowanych peptydów wydaje się mieć niewielką dodatkową zależność od sekwencji, chociaż słabe interakcje z innymi regionami peptydu są implikowane przez dane dotyczące wiązania. Rozróżnienie między ligandami o ładunku dodatnim i ujemnym przypisuje się obecności kilku kwaśnych reszt zlokalizowanych na pętlach które tworzą boki kieszeni wiążącej. W przeciwieństwie do reszt tworzących acetamidu, te kwaśne łańcuchy boczne nie są konserwowane w innych sekwencjach sekwencjach bromodomen, co sugeruje, że bromodomeny mogą wykazywać różnice w selektywności i specyficzności substratu, a także różnice w funkcji in vivo. --- TŁO: Brd2 jest regulatorem transkrypcji i należy do rodziny BET, mniej scharakteryzowanej nowej klasy białek zawierających bromodomenę. mniej scharakteryzowanej nowej klasy białek zawierających bromodomenę. Brd2 zawiera dwie tandemowe bromodomeny (BD1 i BD2, 46% identyczności sekwencji) w N-końcu i konserwowany motyw o nazwie ET (extra C-terminal) domena na C-końcu, który jest również obecny w niektórych innych białkach bromodomenowych. Wykazano, że dwie bromodomeny wiążą acetylowany histon H4 i są odpowiedzialne za mitotyczną retencję na chromosomach. retencję na chromosomach, co jest prawdopodobnie charakterystyczną cechą białek z rodziny BET białek z rodziny BET. Chociaż opisano strukturę krystaliczną Brd2 BD1, nie scharakteryzowano cech struktury dla Brd2 BD2 i jego interakcji z acetylowanymi histonami. acetylowanymi histonami. WYNIKI: Tutaj opisujemy strukturę roztworu ludzkiego Brd2 BD2 określoną przez NMR. Chociaż ogólny fałd przypomina bromodomeny z innych białek, znaczące różnice można znaleźć w regionach pętli, zwłaszcza w pętli ZA w której wstawka dwóch aminokwasów jest zaangażowana w nietypową pi-helisę, określaną jako piD. Helix piD tworzy część miejsca wiązania acetylo-lizyny, które może być cechą strukturalną Brd2 BD2 i innych bromodomen BET. W przeciwieństwie do Brd2 BD1, BD2 jest monomeryczna w roztworze. Z badaniami perturbacji NMR, my zmapowaliśmy interfejs wiązania peptydu H4-AcK12 na Brd2 BD2 i wykazaliśmy, że wiązanie było z niskim powinowactwem (2,9 mM) i szybką wymianą. Używając NMR i analizy mutacyjnej zidentyfikowaliśmy kilka reszt ważnych dla Brd2 BD2-H4-AcK12 i zbadaliśmy potencjalny mechanizm dla specyficznego rozpoznawania specyficznego rozpoznawania acetylowanych kodów histonowych przez Brd2 BD2. WNIOSKI: Brd2 BD2 jest monomeryczna w roztworze i dynamicznie oddziałuje z H4-AcK12. H4-AcK12. Dodatkowe drugorzędowe elementy w długiej pętli ZA mogą być wspólną cechą wspólną cechą bromodomen BET. Otaczając wnękę wiążącą ligand, pięć reszt asparaginianowych asparaginianowych tworzy ujemnie naładowany kołnierz, który służy jako wtórne miejsce wiązania dla H4-AcK12. miejsce wiązania dla H4-AcK12. Sugerujemy, że Brd2 BD1 i BD2 mogą mieć różne role i współpracować w celu regulacji funkcji Brd2. Podstawa struktury Brd2 BD2 pomoże w dalszym scharakteryzowaniu funkcji Brd2 i jego członków BET członków. --- Acetylacja histonów jest ważna w przebudowie chromatyny i aktywacji genów. Prawie wszystkie znane koaktywatory transkrypcji związane z acetylotransferazą histonową (HAT) zawierają bromodomeny, które są w przybliżeniu 110-aminokwasowymi moduły występujące w wielu białkach związanych z chromatyną. Pomimo szerokiego występowania tych bromodomen, ich trójwymiarowa struktura i wiążący partnerzy pozostają nieznane. Tutaj przedstawiamy strukturę roztworu bromodomeny koaktywatora HAT HAT P/CAF (p300/CBP-associated factor). Struktura ta ujawnia niezwykły lewoskrętny wiązek czterech helis góra-dół. Ponadto pokazujemy przez połączenie badań strukturalnych i mutagenezy ukierunkowanej na miejsce, że bromodomeny mogą oddziaływać specyficznie z acetylowaną lizyną, co czyni je pierwsze znane moduły białkowe, które to robią. Charakter rozpoznawania acetylo-lizyny przez bromodomenę P/CAF jest podobny do rozpoznawania acetylo-CoA przez acetylotransferazę histonową. Tak więc, bromodomena jest funkcjonalnie powiązana z aktywnością HAT w regulacji transkrypcji genów. --- TFIID jest dużym kompleksem wielobiałkowym, który inicjuje montaż maszynerii transkrypcyjnej. Nie jest jasne, w jaki sposób TFIID rozpoznaje promotory in vivo gdy szablony są związane z nukleosomami. Tutaj wykazano, że TAFII250, największa podjednostka największa podjednostka TFIID, zawiera dwa tandemowe moduły bromodomenowe, które wiążą się selektywnie z wielokrotnie acetylowanymi peptydami histonu H4. Kryształ o wielkości 2,1 angstroma struktura podwójnej bromodomeny ujawnia dwa obok siebie wiązki czterech helis z wysoce spolaryzowanym rozkładem ładunku powierzchniowego. Każda wiązka zawiera kieszeń wiążącą nepsilon-acetylolizynę w jej centrum, co skutkuje strukturą idealnie nadaje się do rozpoznawania diacetylowanych ogonów histonu H4. W ten sposób TFIID może być ukierunkowany na określone promotory związane z chromatyną i może odgrywać rolę w rozpoznawaniu chromatyny.
Jaki jest fałd strukturalny białek bromodomenowych?
Fałd strukturalny bromodomen jest całkowicie alfa-helikalnym fałdem, który obejmuje lewoskrętną topologię wiązki czterech helis, z dwiema krótkimi dodatkowymi helisami w długiej pętli łączącej.