Structure and E3-ligase activity of the Ring-Ring complex of polycomb proteins Bmi1 and Ring1b
Structure and E3-ligase activity of the Ring-Ring complex of polycomb proteins Bmi1 and Ring1b
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DOI：
10.1038/sj.emboj.7601144
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发表时间：
2006-06-07
期刊：
影响因子：
11.4
通讯作者：
Sixma, Titia K.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Buchwald, Gretel;van der Stoop, Petra;Sixma, Titia K.
多梳族蛋白 Ring1b 和 Bmi1（B 细胞特异性莫洛尼鼠白血病病毒整合位点 1）是染色质调节 PRC1 复合物的关键成分。 PRC1 复合物对组蛋白 H2A 的泛素化强烈依赖于 Ring1b 蛋白。在这里，我们发现 Bmi1 在体外增强了 Ring1b 对组蛋白 H2A 的 E3 连接酶活性。 N 端环结构域足以完成此活动，Ring1a 可以替代 Ring1b。 E2 酶 UbcH5a、b、c 或 UbcH6 以不同的持续合成能力和选择性支持此活性。所有四个 E2 均促进 Ring1b 的自动泛素化，而不影响 E3 连接酶活性。我们解析了Ring1b和Bmi1的环-环异二聚体复合物的晶体结构。在结构中，环结构域的排列与另一种 H2A E3 连接酶 BRCA1/BARD1 复合物类似，但复合物的形成取决于包含 Bmi1 环结构域的 Ring1b 的 N 端臂。 E2/E3 界面中关键残基的突变表明催化活性位于 Ring1b 而不是 Bmi1。这些数据为了解 PRC1 多梳复合物核心的关键酶活性奠定了基础，该复合物与干细胞维持和癌症有关。
Polycomb group proteins Ring1b and Bmi1 (B-cell-specific Moloney murine leukaemia virus integration site 1) are critical components of the chromatin modulating PRC1 complex. Histone H2A ubiquitination by the PRC1 complex strongly depends on the Ring1b protein. Here we show that the E3-ligase activity of Ring1b on histone H2A is enhanced by Bmi1 in vitro. The N-terminal Ring-domains are sufficient for this activity and Ring1a can replace Ring1b. E2 enzymes UbcH5a, b, c or UbcH6 support this activity with varying processivity and selectivity. All four E2s promote autoubiquitination of Ring1b without affecting E3-ligase activity. We solved the crystal structure of the Ring-Ring heterodimeric complex of Ring1b and Bmi1. In the structure the arrangement of the Ring-domains is similar to another H2A E3 ligase, the BRCA1/BARD1 complex, but complex formation depends on an N-terminal arm of Ring1b that embraces the Bmi1 Ring-domain. Mutation of a critical residue in the E2/E3 interface shows that catalytic activity resides in Ring1b and not in Bmi1. These data provide a foundation for understanding the critical enzymatic activity at the core of the PRC1 polycomb complex, which is implicated in stem cell maintenance and cancer.