8月21日,國際學術期刊Nature Communications在線發(fā)表了中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心(生物化學與細胞生物學研究所)陳勇研究組的最新研究成果“Taf14 recognizes a common motif in transcriptional machineries and facilitates their clustering by phase separation”,揭示了Taf14分子參與轉錄調控的結構基礎和分子機制。
釀酒酵母Taf14蛋白,也稱為Anc1,Taf30,Tfg3和Swp29,在轉錄調控中具有重要作用。Taf14調節(jié)多種細胞進程,包括細胞骨架的形成、染色體維持、細胞周期進程、DNA損傷修復和酵母代謝周期等。與它的多種功能一致,Taf14在多種轉錄相關復合物中被發(fā)現,包括染色質重塑復合物SWI / SNF,INO80和RSC,乙?;D移酶復合物NuA3,通用轉錄因子TFIID和TFIIF,以及轉錄中介體復合物Mediator等。目前,Taf14如何與這些復合物相互作用以及在這些復合物中的功能尚不清楚。一旦敲除Taf14,可能會影響所有與Taf14相關的復合物的功能,所以很難分析Taf14在每個復合物中的特定作用。
在本研究中,陳勇研究組首先從Taf14和染色質重塑復合物RSC的聯系著手,發(fā)現Taf14的C末端結構域(Taf14ET)可以識別RSC復合物催化亞基Sth1上的一段多肽EBM (ET-binding motif),并通過核磁共振解析了Taf14ET-Sth1EBM復合物結構。通過結構分析,找到了可以精確破壞Taf14和Sth1之間相互作用的突變體而不影響其他Sth1或Taf14介導的相互作用。利用該突變體,發(fā)現破壞Taf14和RSC的相互作用,會導致菌株出現高溫敏感、高滲透壓敏感以及部分DNA損傷藥物敏感等表型,引起酵母代謝通路以及熱休克通路等相關基因的表達變化。
研究人員進而發(fā)現Taf14的ET結構域可以識別來自多個轉錄相關復合物(包括RSC,SWI / SNF,INO80,NuA3,TFIID和TFIIF)的相應結合蛋白中的共同基序,且具有相同的結合模式,為后續(xù)研究Taf14在其他復合物中的功能提供了相應的突變位點信息。
此外,研究人員發(fā)現Taf14的ET結構域可以發(fā)生液-液相分離(LLPS),且結合蛋白(如Sth1或Snf5)的結合極大的促進了Taf14的LLPS。Taf14可以招募多個結合蛋白進入到同一個相變液滴中。這些結果暗示Taf14可能充當多功能核樞紐,富集多種轉錄機器來高效實現轉錄激活。
Taf14除含有C段的ET結構域用于介導蛋白質相互作用,還包含一個N段的YEATS結構域用于識別組蛋白上的?;嚢彼嵝揎棥;赥af14的研究,研究人員定義了一類同時具有YEATS結構域和ET結構域的蛋白質家族(YET家族),包括酵母Taf14,Sas5和人源AF9,ENL等,并揭示了YET家族和常見的BET家族(含有Bromo和ET結構域)在結構特征和生化活性上的異同。
該發(fā)現不僅揭示了Taf14與多種轉錄調節(jié)因子結合的結構基礎,闡釋了Taf14通過相變富集多種轉錄機器來實現高效轉錄的新機制,而且表明了Taf14所在的YET家族蛋白可能用一種通用的機制參與轉錄調控,為YET家族蛋白(如ENL和AF9)驅動的相關疾病治療提供了新的藥物設計靶標線索。
分子細胞卓越中心陳勇組實習研究員陳國超、博士研究生王多以及國家蛋白質科學中心核磁系統(tǒng)吳斌為本文共同第一作者。陳勇研究員為通訊作者。該研究得到了分子細胞卓越中心周金秋研究員,分子植物科學卓越創(chuàng)新中心覃重軍研究員,以及華東理工大學全舒教授的大力支持。與此同時,該研究受到了中科院戰(zhàn)略性先導B類專項和國家自然科學基金委的經費支持,以及張江實驗室國家蛋白質科學研究(上海)設施核磁系統(tǒng)、規(guī)?;鞍踪|制備系統(tǒng)以及顯微鏡系統(tǒng)的大力幫助。
