Molecular recognition of histone lysine methylation by the Polycomb group repressor dSfmbt.
Molecular recognition of histone lysine methylation by the Polycomb group repressor dSfmbt.
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DOI：
10.1038/emboj.2009.147
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发表时间：
2009-07-08
期刊：
影响因子：
11.4
通讯作者：
Mueller, Christoph W.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Grimm, Clemens;Matos, Raquel;Ly-Hartig, Nga;Steuerwald, Ulrich;Lindner, Doris;Rybin, Vladimir;Mueller, Juerg;Mueller, Christoph W.
Polycomb group（PcG）蛋白通过修饰靶基因中的染色质结构来抑制转录。dSfmbt是黑腹果蝇PcG蛋白复合物PhoRC的亚基，包含四个参与识别各种单和二甲基化组蛋白肽的恶性脑肿瘤（MBT）重复序列。在这里，我们提出的四个MBT重复结构域的dSfmbt在复杂的单甲基化组蛋白H4肽的晶体结构。只有一个组蛋白肽结合到四MBT重复结构域。突变分析表明，通过甲基赖氨酸与芳香笼和带正电荷的侧翼残基与周围带负电荷的第四MBT重复表面的组合相互作用，具有低肽序列选择性的高亲和力结合。dSfmbt直接与PcG蛋白Scm相互作用，Scm是一种具有类似甲基赖氨酸结合活性的相关MBT重复蛋白。dSfmbt和Scm共同占据果蝇中靶基因的Polycomb响应元件，并且它们在这些靶基因的抑制中强烈协同，这表明这两种MBT蛋白的组合作用对于Polycomb沉默至关重要。
Polycomb group (PcG) proteins repress transcription by modifying chromatin structure in target genes. dSfmbt is a subunit of the Drosophila melanogaster PcG protein complex PhoRC and contains four malignant brain tumour (MBT) repeats involved in the recognition of various mono- and dimethylated histone peptides. Here, we present the crystal structure of the four-MBT-repeat domain of dSfmbt in complex with a mono-methylated histone H4 peptide. Only a single histone peptide binds to the four-MBT-repeat domain. Mutational analyses show high-affinity binding with low peptide sequence selectivity through combinatorial interaction of the methyl-lysine with an aromatic cage and positively charged flanking residues with the surrounding negatively charged surface of the fourth MBT repeat. dSfmbt directly interacts with the PcG protein Scm, a related MBT-repeat protein with similar methyl-lysine binding activity. dSfmbt and Scm co-occupy Polycomb response elements of target genes in Drosophila and they strongly synergize in the repression of these target genes, suggesting that the combined action of these two MBT proteins is crucial for Polycomb silencing.
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