Structural basis for high-affinity binding of LEDGF PWWP to mononucleosomes.
Structural basis for high-affinity binding of LEDGF PWWP to mononucleosomes.
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DOI：
10.1093/nar/gkt074
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发表时间：
2013-04-01
影响因子：
14.9
通讯作者：
Kvaratskhelia M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Eidahl JO;Crowe BL;North JA;McKee CJ;Shkriabai N;Feng L;Plumb M;Graham RL;Gorelick RJ;Hess S;Poirier MG;Foster MP;Kvaratskhelia M
晶状体上皮衍生生长因子（LEDGF/p75）将慢病毒预整合复合体（PICs）连接到染色质上，对HIV-1的有效复制至关重要。LEDGF/p75与慢病毒整合酶的相互作用已被很好地表征，但LEDGF/p75如何与染色质结合的结构基础尚不清楚。我们证明细胞LEDGF/p75与单核小体（MNs）紧密结合。我们的蛋白质组学实验表明，这种相互作用是直接的，而不是由其他细胞因素介导的。我们确定了LEDGF PWWP的溶液结构，并通过核磁共振监测了与含有三甲基化Lys36 （H3K36me3）和DNA的组蛋白H3尾部的结合。结果揭示了LEDGF PWWP的两个不同的功能界面：一个明确的疏水腔，选择性地与H3K36me3肽和邻近的碱性表面相互作用，非特异性地结合DNA。LEDGF PWWP对纯化的天然MNs具有纳摩尔亲和力，但对分离的H3K36me3肽和DNA的亲和力明显较低。此外，我们发现LEDGF PWWP优先并紧密结合在体外重组的MNs中，在H3的第36位含有三甲基赖氨酸类似物，而不是与未修饰的MNs结合。我们得出结论，疏水腔和基本表面与同源组蛋白肽和包裹在MNs中的DNA的合作结合是与染色质高亲和力结合的必要条件。
Lens epithelium-derived growth factor (LEDGF/p75) tethers lentiviral preintegration complexes (PICs) to chromatin and is essential for effective HIV-1 replication. LEDGF/p75 interactions with lentiviral integrases are well characterized, but the structural basis for how LEDGF/p75 engages chromatin is unknown. We demonstrate that cellular LEDGF/p75 is tightly bound to mononucleosomes (MNs). Our proteomic experiments indicate that this interaction is direct and not mediated by other cellular factors. We determined the solution structure of LEDGF PWWP and monitored binding to the histone H3 tail containing trimethylated Lys36 (H3K36me3) and DNA by NMR. Results reveal two distinct functional interfaces of LEDGF PWWP: a well-defined hydrophobic cavity, which selectively interacts with the H3K36me3 peptide and adjacent basic surface, which non-specifically binds DNA. LEDGF PWWP exhibits nanomolar binding affinity to purified native MNs, but displays markedly lower affinities for the isolated H3K36me3 peptide and DNA. Furthermore, we show that LEDGF PWWP preferentially and tightly binds to in vitro reconstituted MNs containing a tri-methyl-lysine analogue at position 36 of H3 and not to their unmodified counterparts. We conclude that cooperative binding of the hydrophobic cavity and basic surface to the cognate histone peptide and DNA wrapped in MNs is essential for high-affinity binding to chromatin.
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