給大家分享一篇JACS上的文章Synthesis of ADP-Ribosylated Histones Reveals Site-Specific Impacts onChromatin Structure and Function，本文通訊作者是來自普林斯頓大學(xué)的Tom W.Muir教授，其課題組研究方向?yàn)閺?fù)雜體系中蛋白質(zhì)功能的理化基礎(chǔ)。
細(xì)胞經(jīng)常暴露在外源與內(nèi)源的基因毒性物質(zhì)中，導(dǎo)致多種DNA損傷例如DNA斷裂。首先響應(yīng)斷裂DNA的酶PARP1會(huì)結(jié)合在DNA斷裂處，并在核蛋白中催化ADP-核糖基化的形成，可調(diào)節(jié)染色體的結(jié)構(gòu)，招募參與DNA修復(fù)的蛋白。組蛋白是ADP-核糖基化主要的靶標(biāo)，由于沒有化學(xué)合成ADP-核糖基化組蛋白的方法，很難對(duì)這個(gè)組蛋白的翻譯后修飾進(jìn)行研究，因此作者嘗試合成ADP-核糖基化的組蛋白并用于研究ADP-核糖基化的功能。
作者選擇使用半合成的方法進(jìn)行ADP-核糖基化組蛋白的合成。使用ADP-核糖基化的肽的硫酯與N端Cys的重組蛋白片段進(jìn)行連接。H2B在17位有Ala，可合成前16位上的第6位Ser有ADP-核糖基化修飾的肽段，再與17位突變?yōu)镃ys的H2B 17-125位的蛋白片段進(jìn)行連接，使用脫硫的方式將Cys轉(zhuǎn)化為原本的Ala完成合成。類似的設(shè)計(jì)方法，也可合成第10位Ser帶ADP-核糖基化的H3蛋白。為了合成ADP-核糖基化的硫酯肽段，作者發(fā)展了樹脂上的焦磷酸化形成方法。作者用肼替代硫酯連接到樹脂上，使用傳統(tǒng)的SPPS方法合成肽段，修飾位點(diǎn)的Ser使用磷酸核糖化的Ser衍生物，其中磷酸基團(tuán)用烯丙基保護(hù)，可使用Pd催化選擇性脫保護(hù)。后續(xù)通過磷酸基團(tuán)與腺苷亞磷酰胺的反應(yīng)形成焦磷酸鍵。最后使用亞硝酸處理，形成?；B氮化物中間體將酰肼轉(zhuǎn)化為硫酯。
合成出ADP-核糖基化組蛋白后，作者折疊了僅含ADP-核糖基化H2B、僅含ADP-核糖基化H3、兩者都含、兩者都不含的八聚體，并與核小體定位DNA序列Widom 601混合，測(cè)試得到其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，含有ADP-核糖基化修飾。進(jìn)一步，作者使用有12個(gè)重復(fù)Widom 601序列的DNA連接12個(gè)合成核小體，研究ADP-核糖基化修飾對(duì)染色體的影響。作者發(fā)現(xiàn)在加入鎂離子后，沒有修飾的12聚核小體結(jié)構(gòu)變得更緊湊，僅含ADP-核糖基化H3的也類似，但僅含ADP-核糖基化H2B的則結(jié)構(gòu)較為松散，同時(shí)含有兩種修飾組蛋白的則更松散。這說明單ADP-核糖基化修飾的H2B可以使染色體松弛，H3則加強(qiáng)了這一效果，便于DNA修復(fù)。作者也發(fā)現(xiàn)ADP-核糖基化H3能抑制G9a對(duì)H3K9的甲基化。
本文作者：JGG
責(zé)任編輯：Guo ZH
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.1c05429
文章引用：DOI: 10.1021/jacs.1c05429
