Учёные обнаружили новый сайт метилирования на P53, ориентируясь на структуру комплекса MLL2
Метилирование лизина — одна из важнейших ковалентных модификаций, участвующих в разнообразных клеточных процессах. Метилирование гистона H3 по лизину 4 (H3K4), преимущественно ассоциированное с активно транскрибируемыми генами, в основном осуществляется гистон-лизин метилтрансферазами семейства KMT2. Млекопитающее семейство KMT2 включает шесть членов (MLL1–MLL4, SET1A и SET1B), каждый из которых играет в клетках важную и незаменимую роль.
Хотя гистон считается основным субстратом для членов семейства KMT2, накапливаются свидетельства, что эти метилтрансферазы могут метилировать и негистоновые субстраты. Однако поиск негистоновых субстратов для белков семейства MLL только начинается.
В исследовании, опубликованном в Structure 21 июля, группа учёных под руководством доктора Чэнь Юна из Шанхайского института биохимии и клеточной биологии Китайской академии наук идентифицировала P53 как негистоновый субстрат для метилтрансфераз семейства KMT2, ориентируясь на структуру комплекса MLL2.
Исследователи изначально планировали определить структуру комплекса MLL2-RBBP5-ASH2L. Они обнаружили, что в одной асимметричной единице кристалла находятся два комплекса M2RA, индуцированные кристаллической упаковкой. N-концевая петля (NFL) одной молекулы MLL2 проникает в субстрат-связывающий карман другой молекулы MLL2.
Интересно, что конфигурация петли NFL MLL2 очень похожа на пептид H3, как видно в структуре M3RA-H3, но последовательность NFL MLL2 отличается от хвоста H3. Это указывает, что метилтрансферазы семейства KMT2 могут узнавать и катализировать другие субстраты помимо канонической последовательности H3K4.
Вдохновлённые этой идеей, исследователи использовали инструмент ScanProsite для поиска возможных негистоновых субстратов человека, содержащих последовательность, подобную NFL MLL2, и идентифицировали P53 как одного из главных кандидатов.
Впоследствии с помощью серии биохимических экспериментов и масс-спектрометрического анализа они продемонстрировали, что лизин 305 (K305) P53 может метилироваться комплексами семейства KMT2, расширяя ландшафт негистоновых субстратов для этих метилтрансфераз.
P53 содержит четыре известных сайта метилирования лизина, все расположенные на C-концевом хвосте. Новый сайт метилирования, обнаруженный в этом исследовании, находится в петлевой области между ДНК-связывающим и тетрамеризационным доменами, что может влиять на транскрипционную активность P53.
Это исследование не только даёт представление о взаимодействии между белками семейства KMT2 и P53, но и вдохновляет на дальнейшее изучение KMT2-опосредованного негистонового метилирования в нормальных физиологических функциях и онкогенных процессах.