摘要
在真核细胞中，核小体是染色质的基本组成单元，其可以通过改变自身的定位、共价修饰组蛋白及置换组蛋白变体的方式来改变染色质的结构和调控基因表达。核小体的这些调控主要由染色质重塑复合物（也称为重塑物）和组蛋白修饰复合物来执行，其中染色质重塑复合物是一类含有SWI2/SNF2家族ATP酶的大型分子机器，其通常分为四个家族，分别是SWI/SNF、ISWI、CHD和INO80。而组蛋白乙酰基转移酶（HATs）是一类能够乙酰化核小体中组蛋白赖氨酸尾巴的组蛋白修饰复合物，其通常分为五个家族:GNAT、与MYST相关的HATs、p300/CBP、核激素相关的HATs以及其他HATs。 人源TIP60复合物（hTIP60）是一个具有17个亚基的超大型复合物（分子量大约1.7MDa），它的独特之处在于同时拥有组蛋白变体置换和组蛋白乙酰化活性，其乙酰化活性的催化亚基KAT5属于MYST相关的HAT家族，而其另一个催化亚基EP400属于INO80家族。之前的研究表明，hTIP60在多种生物学过程中发挥重要作用，包括转录调控、DNA修复、细胞周期控制和胚胎发育等。根据酶活和分子组成上的相似性，hTIP60复合物被认为是酵母中SWR-C（ySWR-C）和NuA4复合物（yNuA4）的同源物。最近的几项研究分别报道了yNuA4复合物在单体状态和核小体结合状态下的高分辨率冷冻电镜结构，它们共同揭示了该复合物各亚基组装、识别核小体及转录共激活的机制;而单体状态及核小体结合状态的ySWR-C复合物的结构也揭示了ySWR-C复合物的组装及组蛋白置换机制。尽管对于yNuA4和ySWR-C复合物的结构生物学研究已经比较丰富，但hTIP60复合物的高分辨结构信息一直是缺失的，因此我们仍然不清楚其到底是如何组装并结合核小体发挥功能的。 本文的研究利用293F悬浮细胞系重组表达了hTIP60复合物，并通过多轮纯化获得了较为均一的蛋白样品。体外生化实验证实了我们重组表达的hTIP60复合物具有组蛋白H4的乙酰化活性和ATPase活性，随后我们用这些蛋白分别制备了hTIP60复合物在单体状态和核小体结合状态下的冷冻电镜样品并进行数据收集及分析。最终我们确定了hTIP60复合物单体状态下的冷冻电镜结构，其核心模块和TRRAP模块的分辨率达到了3.2Å,该结构表明EP400亚基作为hTIP60复合物的骨架蛋白，整合了复合物的motor模块、ARP（actin-relatedprotein）模块和TRRAP模块;在motor模块中，RUVBL1-RUVBL2六聚体是EP400亚基的ATPase结构域和YL1亚基组装的刚性核心;在ARP模块中，ACTL6A-ACTB异二聚体和一个额外的ACTL6A亚基通过疏水作用与EP400亚基的HSA螺旋进行接触，亚基DMAP1、EPC1和EP400之间的相互作用网络增强了ACTL6A-ACTB异二聚体和EP400-HSA之间的结合;ARP模块与motor模块之间的连接非常稳定，而其与TRRAP模块之间的连接非常灵活，这是hTIP60复合物特有的结构特征。此外，我们还获得了与核小体结合的hTIP60复合物的结构，该结构显示核小体位于hTIP60复合物的的核心模块和TRRAP模块之间。总而言之，我们的工作首次阐明了hTIP60复合物的motor模块、ARP模块和TRRAP模块高分辨的结构信息及各模块之间的分子组织，并从结构生物学的角度对该复合物如何与核小体作用提供了见解。
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