人源INSM1锌指结构域溶液结构和DNA相互作用的NMR研究

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人类胰岛瘤相关蛋白INSM1是一种转录抑制因子,对于胎儿神经和内分泌系统的发育具有关键的调控作用,而成人体内INSM1的异常表达会诱发神经和内分泌系统多种肿瘤的形成.INSM1由510个氨基酸残基构成,羧基端部分包含5个锌指结构域(ZF1/2/3/4/5).这些锌指此前被认为负责结合序列特异性DNA,是转录调控功能的必要部分.在本研究之前,INSM1锌指的结构和与DNA相互作用的机制尚不明确.本研究设计了4种INSM1截短体蛋白，包括ZF1-ZF2、ZF3、ZF4-ZF5和ZF1-ZF5（包含全部5个锌指），利用液体NMR技术分别研究了它们的结构。结果显示，5个锌指均折叠成保守的ββα结构，锌离子配位方式除ZF1为CCHC型外，ZF2/3/4/5均为C2H2型；ZF2与ZF3之间、以及ZF3与ZF4之间的长段连接区主要为无序结构。目前，ZF4-ZF5的结构已解析完成（PDBID：2LV2），ZF1-ZF2和ZF3的结构尚在优化中。另一方面，本研究利用NMR滴定，分析了上述4种截短体蛋白与序列特异性DNA的相互作用，证明ZF2和ZF3是主要的DNA结合模块，并表征了结合界面和关键氨基酸位点。令人意外的是，ZF1/ZF4/ZF5几乎不参与DNA结合。EMSA实验测定ZF1-ZF5截短体与序列特异性DNA的解离常数处于10μM水平，显示其DNA亲和力显著弱于典型DNA结合锌指蛋白。这可能是由于INSM1只有两个锌指参与DNA结合，并且这两个锌指间由长段无序结构区域相连，难以协同作用。由此，本研究认为INSM1为非典型DNA结合锌指蛋白，其在转录调控中可能与其它DNA结合蛋白合作以起到辅助性的DNA结合作用。本研究首次解析了INSM1锌指的结构，并对其与DNA的相互作用提出了新的见解，促进了对于INSM1生物学功能的深入认识，有助于后续关于INSM1锌指与其它生物大分子的相互作用研究。
作者：李双利周衡朱江杨运煌张许刘买利
作者单位：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院,波谱与原子分子物理国家重点实验室,武汉磁共振中心,武汉430071
母体文献：2021第二十一届全国波谱学学术会议论文集
会议名称：2021第二十一届全国波谱学学术会议  
会议时间：2021年11月11日
会议地点：浙江温州
主办单位：中国物理学会
语种：chi
分类号：
关键词：恶性肿瘤  致病机制  人类胰岛瘤相关蛋白  锌指结构域  DNA相互作用
在线出版日期：2022年5月27日
基金项目：
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2024-12-1 20:48 上传 人源INSM1锌指结构域溶液结构和DNA相互作用的NMR研究.pdf

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