中国科学家10月参与发表多篇Nature及其子刊文章

【字体: 时间:2019年10月30日 来源:生物通

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  10月中国学者参与的多项研究在Nature杂志及其重要子刊上发表,其中包括一氧化氮受体sGC的工作机制,首次揭示核小体对组蛋白修饰酶的调控机制,以及植物生长发育过程中不同信号途径可以共用转录因子来调控不同生物学过程的机制等。

  

生物通报道:10月中国学者参与的多项研究在Nature杂志及其重要子刊上发表,其中包括一氧化氮受体sGC的工作机制,首次揭示核小体对组蛋白修饰酶的调控机制,以及植物生长发育过程中不同信号途径可以共用转录因子来调控不同生物学过程的机制等。

一氧化氮(Nitric Oxide, NO)是一种化学性质活泼的气体,也是一种神奇的信号分子。一氧化氮信号通路在调节血管扩张、神经传递、血小板凝集、免疫、细胞增殖、线粒体呼吸等生理过程中起着至关重要的作用。

北京大学分子医学研究所,生命科学联合中心陈雷课题组在Nature杂志上发表题为“Structural insights into the mechanism of human soluble guanylate cyclase”的文章,首次解析了人源sGC在无活力状态及一氧化氮激活状态下的高分辨冷冻电镜结构,并结合突变体活力实验,提出了sGC的工作机制。

研究人员通过比较无活力和激活两种状态的构象,发现β1 H-NOX的构象变化是整个sGC分子结构改变的驱动力,该构象变化通过氨基酸间的相互作用传递至整个感受模块和传导模块,最终到达催化模块。这些结构上的观察与本项工作中报道的突变体活力测定结果相吻合:β1 H-NOX的缺失突变体无法被一氧化氮激活;β1 H-NOX与周围结构域相互作用界面上的突变体的一氧化氮激活大大减弱;传导模块发生构象变化的“关节”位置的脯氨酸突变导致一氧化氮无法激活。

这项研究通过强大的结构生物学技术,观测到了一氧化氮激活sGC过程中的构象变化,为深入理解sGC的工作机制奠定了基础。

来自上海交通大学医学院附属第九人民医院,上海精准医学研究院的研究人员发表了题为“Structural basis of nucleosome recognition and modification by MLL methyltransferases”,首次揭示了染色质的核小体结构对组蛋白修饰酶MLL(Mixed Lineage Leukemia)复合物的酶活调控及其分子机制,阐明了组蛋白H2B第120位赖氨酸(H2BK120)的单泛素化修饰对MLL甲基化活性的串扰调控机制(histone crosstalk),并发现了MLL复合物关键组分WDR5蛋白对MLL家族成员活性调控的迥异的分子机理及底物特异性调控机制。

以往研究认为,MLL复合物主要是通过对组蛋白H3尾端序列的特异性识别来进行组蛋白H3K4位点的甲基化修饰。而该工作表明,MLL复合物与染色质的核小体结构之间存在多个位点的特异性相互作用,促使MLL催化结构域的底物结合口袋在空间上接近组蛋白H3尾端区域,极大的提高了MLL复合物对核小体底物的催化效率。

MLL复合物与核小体的特异性识别,也促使MLL的组蛋白修饰酶活性可以受到核小体上已有的其它翻译后修饰类型及其结合蛋白的调控。该工作表明,组蛋白H2BK120位点的单泛素化修饰可通过与MLL复合物的直接相互作用,促进MLL复合物在核小体表面的定向结合,从而增强MLL对核小体的组蛋白修饰酶活性。

此外,该工作还进一步发现,负责在基因启动子区域添加H3K4位点二甲基和三甲基化标记的MLL1蛋白中存在的AS(activation segment)结构域对MLL1复合物发挥高效的催化活性起到十分重要的调控作用;并且,AS结构域的构象是由WDR5所介导的多蛋白相互作用所维持的。然而,在负责执行基因增强子区域H3K4位点一甲基化修饰的MLL3复合物中,由于MLL3蛋白缺少AS结构域,导致WDR5-MLL3-RBBP5三元复合物相互作用模式发生了改变,致使WDR5与MLL3的催化结构域直接结合,抑制了MLL3的组蛋白转移酶活性。

兰州大学生命科学学院黎家课题组发现一组长期被认为是植物激素油菜素甾醇(BR)信号途径特有的转录因子,提出了植物生长发育过程中不同信号途径可以共用转录因子来调控不同生物学过程的机制。

这项研究发现一组长期被认为是植物激素油菜素甾醇(BR)信号途径特有的转录因子,含有6个成员的BES1家族,存在于花药绒毡层细胞中,它们的多重缺失突变体因为绒毡层功能丧失而表现出花粉缺失及雄性不育的表型

研究表明,BES1和BZR1的功能增强型突变bes1-D和bzr1-1D可以使tpd1,ems1和serk1/2又重新产生绒毡层并分化出可育性花粉,说明BES1和BZR1位于EMS1-TPD1-SERK1/2信号途径下游;与BR信号途径对BES1的激活类似,TPD1-EMS1信号途径可以促进激活形式BES1在细胞核中的积累。

这些结果证明了BR信号途径下游转录因子BES1家族成员同时受到EMS1-TPD1-SERK1/2信号途径的调控,从而参与绒毡层细胞的形成和分化。该研究不仅揭示了EMS1-TPD1-SERK1/2信号调控绒毡层形成和发育的分子机制,而且提出了植物生长发育过程中不同信号途径可以共用转录因子来调控不同生物学过程的机制。

此外,南方医科大学基础医学院的研究人员揭示了铁离子在脑区间转运过程,并首次发现脑区间铁离子转运异常是焦虑发生的关键环节,为焦虑症发病机制的研究提供了新思路。

(生物通)


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