肿瘤相关转录因子p300/CBP的三维结构及作用机理

美国的研究人员最近确定了p300/CBP蛋白HAT结构域的三维结构，以及p300/CBP调节多种不同基因表达的机制。p300/CBP是一个与多种癌症有关的转录因子，具有组蛋白乙酰基转移酶（HATs）的活性。研究p300/CBP的三维结构发现，它的“结合袋”能够短暂地与相当多的底物结合并发生反应，这使得它比其它HATs具有更大范围的作用功能。该研究结果可能有助于研制出全新的抗肿瘤药物。

　　生物通报道：p300/CBP是一个与多种癌症有关的转录因子，了解其三维结构及作用机理对于治疗肿瘤有重要的意义。对此研究的最新突破是由Wistar研究所和Johns Hopkins大学医学院的研究人员作出的，结果发表在2月14日的《Nature》杂志上。

我们都知道，线性双螺旋的DNA上存储的遗传信息，经过转录和翻译合成蛋白质，在细胞的发育和代谢等重要的生理过程中起作用。但是，一个细胞的绝大部分存活时间里，其DNA都是高度压缩后存放在细胞核中的。DNA的压缩是通过缠绕在组蛋白上实现的。维持细胞生命及功能所必需的少数基因转录，则只是一小段 DNA从组蛋白上松开，解放出来供RNA聚合酶等结合上去。因此，许多转录因子的功能就是将DNA从组蛋白上解离开来。这些转录因子中有一类能够将乙酰基团转移到组蛋白上，被称为组蛋白乙酰基转移酶（histone acetyltransferases，HATs）。p300/CBP就是HATs家族的一员。其它HATs只能调节少数基因表达，与此不同的是， p300/CBP能够激活许多不同基因的表达。

早在10年前，科学家就发现p300/CBP具有组蛋白乙酰基转移酶的活性，能够调节许多基因的表达。自那时起，Wistar研究所的Ronen Marmorstein博士就开始进行研究该蛋白三维结构的工作。历经10年艰苦，Marmorstein博士及其同事在最近才详细阐明p300/CBP 蛋白HAT结构域的三维结构，以及p300/CBP调节多种不同基因表达的机制。

搞清楚p300/CBP的三维结构之所以如此大费周折，是因为在纯化和结晶的过程中，p300/CBP常常丧失了活性功能。Marmorstein博士花了很多年时间纯化p300/CBP，却一直无法得到具有活性的结晶体，因而也无法使用X-射线衍射的方法确定p300/CBP的三维结构。直到2004 年，一位名叫Paul Thompson的博士后发现，p300/CBP在分离纯化的过程中丧失活性，原因就是它不仅能够乙酰化组蛋白，而且能够乙酰化它自身。发现这个秘密之后，Thompson等人重新设计了实验策略来纯化和结晶p300/CBP。他们的努力使得产生的p300/CBP蛋白质不再包含有乙酰基团，也增加了其它保持蛋白稳定的因素，最终分离出的蛋白能够稳定地用于结晶。

通过X-射线衍射分析结晶体他们得到了p300/CBP蛋白HAT结构域的三维结构。研究p300/CBP的三维结构发现，它的“结合袋”能够与相当多的底物结合，这使得它比其它HATs具有更大范围的作用功能。此外，研究人员也发现，p300/CBP只与底物短暂结合，反应后立刻分开。这种“打了就跑” 的策略是p300/CB独有的，也与其能作用广泛的底物这一特点相一致，因为它无需与底物结合形成非常稳固的复合体。

Marmorstein表示，异常的p300/CBP活性是胰脏癌、结肠癌、肺癌、胃癌、甲状腺癌和某些白血病的主因。由于p300/CBP独特的化学作用机制，人们可以据此设计出抑制因子，特异地抑制p300/CBP的活性而不影响其它HATs的功能，从而避免副作用的产生。

研究人员的下一步工作，除了解决p300/CBP的整体三维结构和阐述其功能之外，就是寻找它的抑制因子，以研制出全新的抗肿瘤药物。（生物通，揭鹰）

原始论文：
Xin Liu et al. (2008) The structural basis of protein acetylation by the p300/CBP transcriptional coactivator. Nature 451, 846-850