核磁共振波谱研究转录抑制复合物Sin3A-TGIF1-Smad2组装的分子机制
批准号:
22074152
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
杨运煌
依托单位:
学科分类:
谱学理论与方法
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨运煌
中文摘要
转化生长作用因子TGIF1是一种重要的转录调控蛋白,对TGF-β等信号传导中的响应基因起转录抑制作用,其突变会诱发胎儿脑部发育缺陷以及多种癌症。TGIF1的转录抑制功能依赖于其C端RD2结构域与Sin3A和Smad2等蛋白的相互作用。RD2主要为无序结构,离体蛋白样品在溶液中构象并不均一,且易聚集或降解,严重阻碍了构效关系研究,TGIF1介导转录抑制或诱发疾病的分子机制目前仍不清楚。本项目将应用液体NMR方法深入研究TGIF1-RD2分别与Sin3A-PAH2和Smad2-MH2所形成的复合物结构,以及互作时构象变化特征和动力学性质,探索三元复合物Sin3A-TGIF1-Smad2的组装机理,并表征其整体结构。本项目的研究结果,将加深对于TGF-β信号中转录抑制作用的分子机理的认识,为理解TGIF1相关疾病的诱发机制提供理论依据,为相应疾病的药物筛选或设计提供靶标蛋白的结构基础。
英文摘要
Transforming growth-interacting factor 1 (TGIF1) is a key transcription factor that represses the expression of responsive genes induced by multiple signaling pathways, such as TGF-β. TGIF1 mutations in human embryos were found to be associated with developmental defects of fetal brain and face, and abnormal high expression of TGIF1 could lead to cancers. The repressive role of TGIF1 on the transcription of TGF-β-responsive genes depends on its C-terminal repressive domain 2 (RD2), which can bind with Smad2, the core transcription regulator of TGF-β signaling, and recruit Sin3A, the general transcription co-repressor. Our study has evidenced that TGIF1-RD2 is disordered in solution, and exists in more than one conformation. Due to the lack of structural information of TGIF1-RD2, the molecular mechanisms of TGIF1-mediated transcriptional repression and TGIF1-associated diseases are still largely unclear. In this proposal, NMR spectroscopy will be used to investigate the solution structure of TGIF1-RD2, and to solve the structures of TGIF1-RD2 in complex with Sin3A-PAH2 and Smad2-MH2 domains, as well multimeric state, conformational change and exchange rate of TGIF1-RD2 when it binds to Sin3A-PAH2 and Smad2-MH2. Furthermore, the interactions among TGIF1-RD2, Sin3A-PAH2 and Smad2-MH2 in their ternary complex, as well as the entire structure of the ternary complex will be explored. The expected results from this proposal will elucidate the assembly mechanism of the transcriptional repressive complex Sin3A-TGIF1-Smad2, lead to better understanding for the repressive role of TGIF1 in TGF-β signaling, and will provide information for the induction of TGIF1-associated diseases and structural basis for drug development targeting Sin3A-TGIF1-Smad2 complex.
转化生长作用因子TGIF1是一种重要的转录调控蛋白,对TGFβ等信号通路中的响应基因起转录抑制作用,其突变会诱发胎儿脑部发育缺陷以及多种癌症。TGIF1的转录抑制功能依赖于其C端RD2结构域与SIN3A和SMAD2等蛋白的相互作用,但其结构以及其与两种蛋白相互作用的分子机制仍不清楚。本项目应用NMR方法,针对这些问题开展了系统而深入的研究,证明了自由态TGIF1-RD2在溶液中以无序结构存在,并主要为单体形式;获得了其与SMAD2-MH2和SIN3A-PAH2形成的两种复合物的结构,明确了TGIF1利用RD2中SID基序与SIN3A的PAH2结合,结合状态下形成两亲性螺旋,其疏水侧结合于SIN3A-PAH2形成的具有深疏水裂缝的四螺旋束结构中。TGIF1-SID的F379、L382和V383残基对结合SIN3A-PAH2至关重要。另一方面,我们明确了TGIF1主要通过RD2中一个保守的SMID基序与SMAD2结合,在结合过程中SMID可能发生从无序结构到β链的转变。SMAD2-MH2结合TGIF1-SMID的界面由几个浅坑和一个深槽组成。其中,α2-β8 loop在与TGIF1的结合中起关键作用。在三元复合物结构中,TGIF1与SIN3A和SMAD2的结合模式分别与二元复合物中结合模式基本一致。这些结果表明,SIN3A和SMAD2可分别或同时结合TGIF1,两者之间没有显著影响,三元复合物可以稳定形成发挥转录调控功能。本研究率先鉴定了TGIF1结合SIN3A和SMAD2的准确区域,获得了复合物结构,阐明了与两种蛋白相互作用的机制,并提出了三元复合物的组装机理。这些成果加深了对TGIF1结构-功能关系的认识,明确了多元转录抑制复合物的组装机制,可广泛应用于解释TGIF1同源物在脊椎动物中的功能,丰富了对于生命活动基本过程机理的认识。另一方面,复合物结构信息有助于设计靶向TGIF1、SIN3A以及SMAD2的药物治疗癌症。
蛋白质-单链DNA复合体结构解析的NMR/EPR混合型新方法的研究
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批准号:21575155
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2015
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负责人:杨运煌
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依托单位:
国内基金
海外基金