中國(guó)科大應(yīng)用液體核磁刻畫(huà)CTCF多點(diǎn)識(shí)別DNA的動(dòng)態(tài)特性
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院施蘊(yùn)渝院士/吳季輝教授團(tuán)隊(duì)的阮科副教授和張志勇教授利用液態(tài)核磁共振結(jié)合小角度X射線散射等技術(shù)，在對(duì)人源多功能轉(zhuǎn)錄因子CTCF的結(jié)構(gòu)與功能研究中取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果以“Dynamic Nature of CTCF Tandem 11 Zinc Fingers in Multivalent Recognition of DNA As Revealed by NMR Spectroscopy”為題在線發(fā)表在The Journal of Physical chemistry Letters上。
多功能轉(zhuǎn)錄因子CTCF含有11個(gè)串聯(lián)鋅指，在基因表達(dá)過(guò)程中起著關(guān)鍵性的作用。它在基因組中有著多種結(jié)合位點(diǎn)；通過(guò)與這些不同的結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，CTCF可以使得線性的染色質(zhì)成環(huán)，形成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步架構(gòu)為染色質(zhì)的三維空間構(gòu)象。雖然CTCF的11個(gè)串聯(lián)鋅指的可塑性是其識(shí)別基因組中多個(gè)位點(diǎn)的必要因素，但這11個(gè)鋅指的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)卻未有深入研究。我們因此將CTCF的11個(gè)串連鋅指區(qū)域作為一個(gè)整體，利用液態(tài)核磁共振的方法得到了CTCF ZFs 1-11的化學(xué)位移指認(rèn)，并解析了每一個(gè)鋅指的核磁結(jié)構(gòu)。據(jù)我們所知，這是核磁目前解析的具有最多數(shù)目結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)。進(jìn)一步的核磁主鏈動(dòng)力學(xué)、殘余偶極耦合和小角X射線散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在未結(jié)合核酸狀態(tài)下，CTCF ZFs 1-11具有相當(dāng)?shù)娜嵝?。?lái)自于原鈣粘蛋白基因簇的兩段不同DNA片段和CTCF ZFs 1-11的核磁結(jié)合實(shí)驗(yàn)表明CTCF采用不同區(qū)段鋅指、以不同的結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)行應(yīng)答；結(jié)合CTCF ZFs 1-11的化學(xué)位移指認(rèn)，從而可系統(tǒng)性地研究染色質(zhì)上的不同DNA結(jié)合位點(diǎn)與CTCF的互作模式。我們的研究對(duì)于闡釋CTCF與多種DNA結(jié)合的分子機(jī)理以及其結(jié)合過(guò)程中CTCF蛋白的構(gòu)象變化有重要意義。
論文的第一作者為我院的博士生徐滌非，通訊作者為張志勇教授和阮科副教授。該項(xiàng)工作得到了中科院先導(dǎo)項(xiàng)目、國(guó)家科技部、自然基金委以及中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金的資助。該工作還得到了國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)中心（上海）、中國(guó)科學(xué)院強(qiáng)磁場(chǎng)中心以及上海交通大學(xué)吳強(qiáng)教授課題組的儀器和技術(shù)支持。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.8b01440
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