11月30日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Nature Communications在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心(生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所)丁建平研究組的研究成果：“IRF2BP2 binds to a conserved RxSVI motif of protein partners and regulates megakaryocytic differentiation”。該研究通過解析IRF2BP2的RING結(jié)構(gòu)域與IRF2、VGLL4和ZBTB16多肽的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)和細(xì)胞功能分析，闡明了IRF2BP2通過RxSVI基序結(jié)合相互作用蛋白的分子機(jī)制，并揭示IRF2BP2與ZBTB16相互作用調(diào)控巨核細(xì)胞分化。研究結(jié)果為理解IRF2BP2與不同伴侶蛋白的相互作用并在許多細(xì)胞過程中發(fā)揮不同調(diào)控功能奠定了分子基礎(chǔ)。

IRF2BP2是一種轉(zhuǎn)錄共調(diào)節(jié)因子，起初被認(rèn)為是轉(zhuǎn)錄因子IRF2的共抑制因子。隨后的研究表明，IRF2BP2廣泛表達(dá)于各種正常和腫瘤細(xì)胞和組織中，包括一些缺乏IRF2的細(xì)胞和組織，它作為一種通用的轉(zhuǎn)錄輔助因子，能夠以依賴IRF2和不依賴IRF2的方式發(fā)揮作用。IRF2BP2參與調(diào)節(jié)許多細(xì)胞過程，包括增殖、凋亡、分化、遷移、免疫反應(yīng)、炎癥和血管生成。然而，IRF2BP2在這些過程中發(fā)揮多種調(diào)節(jié)功能的分子機(jī)制尚不清楚。IRF2BP2的RING結(jié)構(gòu)域主要負(fù)責(zé)與不同的蛋白伴侶相互作用，使IRF2BP2發(fā)揮不同靶基因表達(dá)的調(diào)控作用。例如，它與IRF2相互作用，抑制增強(qiáng)子激活和基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄；與VGLL4相互作用，通過抑制其泛素化來穩(wěn)定VGLL4，進(jìn)一步降低YAP活性。臨床上，IRF2BP2的RING結(jié)構(gòu)域上的一些突變與自身免疫疾病相關(guān)，如Q540*和S551N。盡管已知IRF2BP2的RING結(jié)構(gòu)域在其與各種伴侶蛋白的相互作用和多種細(xì)胞過程的調(diào)節(jié)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，但RING結(jié)構(gòu)域與不同蛋白質(zhì)伴侶結(jié)合的分子機(jī)制仍未被探索。

該研究，研究人員通過生物信息學(xué)方法，鑒定出IRF2和VGLL4含有一個(gè)保守基序RxSVI。通過等溫滴定微量熱（ITC）方法，驗(yàn)證了包含該基序的IRF2和VGLL4多肽與IRF2BP2的RING結(jié)構(gòu)域存在穩(wěn)定的相互作用，結(jié)果顯示，IRF2和VGLL4多肽對(duì)于RING結(jié)構(gòu)域具有相當(dāng)?shù)挠H和力。運(yùn)用X射線單晶衍射技術(shù)，研究人員解析了RING-IRF2和RING-VGLL4的復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)分析顯示，IRF2BP2的RING結(jié)構(gòu)域采取了典型的C3HC4類型的RING折疊方式，并且以相似的方式結(jié)合IRF2和VGLL4多肽。包含RxSVI基序的IRF2和VGLL4多肽形成短loop加上短β-strand的結(jié)構(gòu)，有助于RING結(jié)構(gòu)域?qū)ζ涓玫淖R(shí)別和結(jié)合。突變實(shí)驗(yàn)也證明RxSVI基序中保守的氨基酸殘基對(duì)與RING結(jié)構(gòu)域的結(jié)合具有重要作用。研究人員進(jìn)一步通過生物信息學(xué)方法，在人類蛋白質(zhì)組中找到了包含該基序的轉(zhuǎn)錄因子ZBTB16。生化和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)均證明，ZBTB16是IRF2BP2的相互作用蛋白，并通過與IRF2和VGLL4相似的方式與RING結(jié)構(gòu)域結(jié)合。細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)顯示，IRF2BP2與ZBTB16的相互作用對(duì)于調(diào)控巨核細(xì)胞的分化具有重要調(diào)控功能?？偟膩碚f，這項(xiàng)研究闡明了IRF2BP2通過RING結(jié)構(gòu)域與不同蛋白的RxSVI基序相互作用的分子機(jī)制，并鑒定出IRF2BP2的相互作用蛋白ZBTB16，IRF2BP2與ZBTB16的相互作用調(diào)控了巨核細(xì)胞分化。這一工作提高了人們對(duì)IRF2BP2在不同細(xì)胞生物學(xué)過程中發(fā)揮不同調(diào)節(jié)功能的分子機(jī)制的認(rèn)識(shí)，也為后續(xù)對(duì)IRF2BP2新作用蛋白的發(fā)現(xiàn)以及所參與的復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究提供了方向。

分子細(xì)胞卓越中心丁建平研究員為該文通訊作者，丁建平組博士研究生王冠超為第一作者。在此，特別感謝上海交通大學(xué)張雷教授、上海同步輻射光源晶體學(xué)線站BL02U1、BL18U1和BL19U1、分子細(xì)胞卓越中心分子生物學(xué)技術(shù)平臺(tái)和細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)平臺(tái)對(duì)本研究給予的大力支持。該研究獲得科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的經(jīng)費(fèi)支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-54889-5

（A）IRF2BP2的RING結(jié)構(gòu)域與含RxSVI基序的ZBTB16多肽結(jié)合的結(jié)構(gòu)

（B和C）IRF2BP2結(jié)合缺陷的ZBTB16失去對(duì)巨核細(xì)胞分化的促進(jìn)功能